Volvo Trucks

Danmark

×

Brintbrændselsceller: Få alle dine spørgsmål besvaret

| 12 min.
Der er meget virak omkring brint, og om det kan erstatte diesel i fremtiden. Men hvordan fungerer teknologien? Hvad er fordele og ulemper ved brint? Hvordan klarer det sig i forhold til eldrevne lastbiler? Her er svarene på nogle af de mest almindelige spørgsmål om brintbrændselsceller.

Hvad er brint, og hvorfor er det omgæret af så meget begejstring?

Brint er et kemisk grundstof, der er en af mange naturligt forekommende forbindelser, herunder vand. Brinten (H2), der bruges i køretøjer, er en lugtfri gas og produceres normalt ved at udvinde brint fra vand eller naturgas.

Selvom der måske er meget hype i dag, er brintteknologi ikke noget nyt. Faktisk har brint været brugt i lang tid til at drive rumfartøjer. Men vi ser en fornyet interesse takket være et ønske om at fjerne kulstofudledning fra transportindustrien, faldende omkostninger til vedvarende energi og mere detaljerede strategier fra regeringer rundt om i verden for at udvikle teknologien yderligere.
 

Hvordan produceres brintbrændstof?

SMR (Steam methane reforming) er den mest almindelige metode til fremstilling af brint i stor industriel skala. I denne proces reagerer metan i naturgas med damp og danner brint og kulilte. Kulmonoxidet gennemgår yderligere reaktioner, hvilket genererer mere brint. Brint kan også komme fra vand gennem en proces kaldet elektrolyse, hvor vand spaltes til brint og ilt med elektricitet.

Der er også andre kilder til brint, såsom biomasseforgasning – hvor plantemateriale opvarmes og reagerer for at producere brint og kuldioxid – og gæring, hvor visse typer bakterier genererer brint som en del af deres stofskifte. Brint kan også fremstilles ved at spalte vand i solceller nedsænket i vand.
 

Hvordan distribueres brintbrændstof?

Selvom det er muligt at distribuere brint gennem rørledninger, der bruges til naturgas, produceres det meste af den brint, der bruges til brændstof i dag, på store anlæg og transporteres derefter med specielle påhængsvogne til flydende brint. Brint kan også genereres på tankstationer gennem SMR eller elektrolyse. Men denne tilgang er generelt mindre effektiv og bekostelig.
 

Hvordan fungerer en brintbrændselscelle?

Et brændselscelledrevet køretøj fungerer lidt som en forbrændingsmotor, bortset fra at systemet ikke forbrænder brinten, som det henter fra en trykbeholder, men fusionerer det sammen med ilt for at producere elektricitet til at drive en elmotor. Processen foregår i en PEM-brændselscelle (Polymer electrolyte membrane), der består af sæt af tynde plader, adskilt af membraner.

Hvordan bruges brint i lastbiler?

Brint kan bruges til at brænde en forbrændingsmotor, som ligner en CNG-motor (Compressed Natural Gas). En anden løsning er at bruge brint i en brændselscelle, hvor den genererer elektricitet til at drive køretøjet. Brint kan også bruges som en ekstra brændselscelle til at udvide rækkevidden på et batteridrevet elektrisk køretøj.
 

Hvad er nogle af fordelene ved brintbrændstof?

Når brint bruges til at drive en brændselscelle, er de eneste biprodukter vand og varme – ingen forurenende stoffer eller drivhusgasser. Afhængigt af hvordan brinten produceres kan det være et ekstremt rent alternativ til diesel. Brint har også nogle gode egenskaber: 80 kg brint kan levere nok energi til, at en lastbil kan køre 800 km! Påfyldningsprocessen for brintbiler er også hurtig og nem.

Fremdriften i brintbrændselscellekøretøjer er elektrisk. Det betyder, at køreoplevelsen svarer til at køre en eldreven lastbil; ingen motorstøj, hurtig start og mulighed for at genvinde bremseenergi.
 

Hvad er nogle af ulemperne ved brintbrændstof?

Brint er meget reaktivt, så det har en tendens til at erodere andre materialer, og det er også meget brandfarligt – faktorer, der gør det vanskeligt og dyrt at transportere. Et andet stort problem er manglen på og høje omkostninger ved at bygge brintinfrastruktur. I dag er der kun 337 brinttankstationer rundt om i verden, de fleste ligger i Tyskland og Japan. Selvom det har vist sig, at eksisterende CNG-infrastruktur kan bruges til at transportere og opbevare brint, er dette ikke en god løsning for brændselsceller, som skal køre på meget rent brint.

Brintbrændselsceller er også dyre at fremstille, da produktionen stadig er lille i skala og involverer manuelle processer. En anden vigtig omkostningskomponent er brinttanken, som er stor og fylder meget. Endelig er der prisen på brintbrændstof, som er væsentligt højere end diesel.
 

Hvor miljøvenlig er brint?

Når brint reagerer med ilt i en brændselscelle, er det eneste output vand. Så når en lastbil er drevet af en brændselscelle, er der ingen skadelige udstødningsemissioner. Men ethvert mål for klimapåvirkning skal også tage højde for produktionsprocessen for brint, som er meget energikrævende. Det meste brint produceres i dag ved hjælp af kul eller naturgas. Men hvis den elektricitet, der bruges til produktionen, kommer fra vedvarende energikilder, kan brintbrændstoffet have et CO2-fodaftryk, der er tæt på neutralt (dette er kendt som "grøn brint"). En anden måde at reducere brints fodaftryk på er CCS (Carbon Capture Storage), som er den proces, hvorved CO2-emissioner fra SMR indfanges, transporteres og permanent isoleres dybt under jorden.
 

Brint- vs. eldrevne lastbiler, hvad viser en sammenligning?

For at ethvert alternativ til diesel skal lykkes, skal det give en klar fordel, når det kommer til omkostninger, rækkevidde og tilgængelighed af infrastruktur.  Her er, hvordan brintbrændselsceller klarer sig i forhold til eldrevne køretøjer:

Omkostning: Både brintbrændselsceller og lithium-ion-batterier er begge dyrere end diesel. Prisen på lithium-ion-batterier falder dog hurtigt. Bloomberg forudsiger, at skæringspunktet for, hvornår elektriske køretøjer bliver billigere end de tilsvarende modeller med forbrændingsmotor, kan være nået allerede i 2022. Da udviklingen og udrulningen af brintbiler har været begrænset, er det vanskeligt at måle lignende fordele ved denne teknologi.

Rækkevidde: Brintbrændselsceller har større energitæthed end batterier, og de kan derfor give et køretøj en længere rækkevidde. Faktisk er forholdet mellem energi og vægt i en 700 bar brinttank ti gange højere end ved et batteri. Brintbrændselsceller er også lettere end batterier, hvilket betyder, at brintbiler kan klare en højere nyttelast.

Infrastruktur: Udviklingen og produktionen af litium-ion-batterier er kommet langt længere end den tilsvarende udvikling af brintdrevne brændselsceller. Eldrevne lastbiler har vist sig at være kommercielt levedygtige, især inden for bytransport. Brændstofinfrastrukturen for eldrevne køretøjer er også kommet meget længere. I USA var der f.eks. 20.000 elektriske ladestationer pr. december 2018, men færre end 45 brintpåfyldningsstationer.
 

Vil brint erstatte diesel- eller eldrevne lastbiler?

Brint får meget momentum. De fleste større bil- og lastbilvirksomheder, herunder Volvo Trucks, forsker, arbejder på løsninger og indgår partnerskaber for at udvikle teknologien. Men det er ikke kun bilindustrien, der er ved at vågne op til brints potentiale.

Den voksende bekymring som følge af klimaændringer og krav om et 'grønt opsving' efter COVID-19 gør, at regeringer viser større interesse (og investerer!) i brint. Først i maj offentliggjorde EU en genopretningsplan på 750 mia. EUR, der skal finansiere grøn transport og industri. Planen, som er centreret omkring The European Green Deal, fremhæver brint som en prioritet med planer om at udvikle teknologien gennem en investeringsdagsorden og fri grænsehandel med brint. En European Clean Hydrogen Alliance, der samler investorer med statslige, institutionelle og industrielle partnere, blev også annonceret tidligere på året.

Selvom disse udviklinger alle lover godt for fremtiden for brint i lastbilkørsel, er der stadig meget, der lægger sig i vejen for, at det giver et meningsfuldt klimamæssigt eller økonomisk bidrag. Et område, hvor brint dog viser sig meget lovende, er inden for tung og krævende langdistancetransport, hvor den kan bruges til at brænde en elektrisk drivlinje. Det betyder, at i stedet for at erstatte elektriske lastbiler, som er mere velegnede til distribution og regional transport, kan begge teknologier arbejde sammen om at opbygge et mere bæredygtigt transportsystem.

På spørgsmålet om brint kan erstatte dieselmotoren betyder presset på mere bæredygtig transport, at brint sandsynligvis vil erstatte nogle dieseldrevne køretøjer. Især hvis der er en klar business case og konkurrencefordel ved at gøre det.
 

Alternative brændstoffer: Vurdering af fordelene og ulemperne

Brintbrændselsceller, eldrevne lastbiler, biobrændstoffer, Bio-LNG ... listen over forskellige alternativer til diesel ser bare ud til at blive længere og længere. Som transportør kan det være svært at forstå og navigere i det alternative brændstoflandskab. For at hjælpe dig har jeg udarbejdet en vejledning, der giver et overblik over, hvordan hver teknologi fungerer, og de fordele og ulemper, de har. 

Lars Mårtensson

Lars Mårtensson works as Environment and Innovation Director at Volvo Trucks.

Relaterede artikler