Produktionen av grön vätgas genom elektrolys är den mest läckagebenägna vägen till vätgas hittills. En ny vetenskapligt granskad studie från Politecnico di Torino i Italien visar att grön vätgas släpper ut mer än dubbelt så mycket väte som blå och grå vätgas, sett till genomsnittliga utsläppsnivåer.
Elektrolysbaserad vätgasproduktion beräknas i dag ha ett genomsnittligt vätegasläckage på 1,72 procent av den producerade mängden. Det kan jämföras med 0,73 procent för blå vätgas – där metan omvandlas via ångreformering och koldioxid fångas in – och 0,75 procent för grå vätgas, där ingen infångning sker.
Grön vätgas läcker mest i hela kedjan
Eftersom vätgas i sig inte är en växthusgas, men har indirekt klimatpåverkan, kan dessa läckage påverka den totala klimatnyttan från grön vätgas – även om produktionen sker med förnybar el.
Studien varnar för att de totala utsläppen av vätgas till atmosfären kan öka kraftigt de kommande decennierna. Från dagens cirka 1,3 miljoner ton per år väntas mängden stiga till 3,2 miljoner ton år 2030, och nå hela 22 miljoner ton per år 2050.
– Dessa resultat understryker vikten av att mäta utsläppen exakt och att införa effektiva strategier för att minska läckagen, så att vätgasen kan uppnå sina klimatmål, skriver forskarna.
Läckage sker i flera led
Analysen bygger på uppgifter från granskade vetenskapliga artiklar och tekniska rapporter i hela vätgaskedjan. I fallet med elektrolys uppstår läckaget främst vid:
– ventileringsförluster vid start och stopp
– vätekrossover genom elektrolysörens membran
– avluftning vid regenerering av reningssystem
Den högre komplexiteten i blå vätgasanläggningar kan leda till något större läckagerisk än i grå produktion, men osäkerheterna är stora. I vissa fall har äldre studier visat att elektrolysörer kan läcka upp till 9,2 procent – men dessa siffror tros komma från teknik som i dag är föråldrad.
Forskarnas slutsats är ändå tydlig: läckage från grön vätgasproduktion kan vara betydande – och är dessutom förenat med hög osäkerhet.
Samtidigt visar studien att den största delen av vätgasläckagen inte sker vid produktionen, utan i hanteringen – särskilt när vätgasen är i flytande form.
Flytande vätgas orsakar störst utsläpp
Förvätskning av vätgas ger ett genomsnittligt läckage på 4,4 procent. Vid lastbilstransport av flytande vätgas uppgår utsläppen i snitt till 5,33 procent, och vid tankning är nivån ännu högre – i genomsnitt 6,33 procent, med toppar på hela 15 procent.
– Under kommande decennier förväntas flytande vätgas bli en av de största källorna till väteförluster vid hantering, transport och tankning, står det i rapporten.
Studien lyfter också att slutanvändningen i vissa sektorer innebär stora utsläppsrisker. Luftfarten – som ännu inte har en utbredd användning av vätgas – förväntas bli den mest läckagebenägna slutanvändaren, med utsläpp kring 3 procent. Andra användningsområden redovisas så här:
- Sjöfart: 1,65 procent
- Bränslecellsfordon: 1,86 procent
- Industriell användning: 0,36 procent
Lagringsteknik påverkar också läckagenivån. Komprimerad vätgas uppvisar ett genomsnittligt läckage på 4,65 procent, jämfört med 0,47 procent för lagrad flytande vätgas.
Vätgasledningar, som ofta pekas ut som en riskzon på grund av väteförsprödning av stålrör, har i denna studie visat ett genomsnittligt läckage på 1,09 procent – alltså mindre än vad som förekommer vid själva produktionen.
Däremot är risken betydande vid användning i hushåll, exempelvis för uppvärmning.
– Här är läckagerisken hög, särskilt i kopplingar, rör, skarvar och brännare, varnar rapporten.
Särskilt utsatta är äldre installationer och konverterade system, där frekventa start- och stoppcykler ökar risken ytterligare.
Vätgas påverkar klimatet indirekt
Även om vätgas inte direkt bidrar till växthuseffekten, påverkar den atmosfärens kemi. I luften reagerar vätgas med hydroxylradikaler – vilket förlänger livslängden för metan, en av de mest kraftfulla växthusgaserna. Dessutom ökar bildningen av ozon, som också bidrar till uppvärmningen.
Forskare från fyra länder och sex institutioner har tidigare beräknat vätgasens globala uppvärmningspotential (GWP100) till 11,6 ± 2,8, sett över ett hundraårsperspektiv.
Studien med titeln Hydrogen leakages across the supply chain är publicerad i International Journal of Hydrogen Energy och ingår i det EU-finansierade forskningsprojektet HYDRA, som undersöker klimatpåverkan från storskalig produktion, transport och användning av vätgas.
Källa: International Journal of Hydrogen Energy – artikeln "Hydrogen leakages across the supply chain"
