Sunday, April 24, 2016

Spetalens regnestykker

Elon Musk gjestet nylig konferansen Grønn omstilling i regi av Regjeringen, og gjentok sin skepsis til hydrogenbiler. Spetalen som har satset på at hydrogen er fremtidens drivtoff for transport sier han er usikker på Teslas fremtid.

En transkripsjon av Musks samtale med Samferdselsminister Solvik-Olsen finnes her.

Jeg er pro elbil (disclaimer) og vil fremheve hvorfor jeg er enig med Musk og ikke Spetalen.

Lagring av energi
I Norge har mesteparten av strømprouksjonen innebygget svært effektiv energilagring. Vannmagasiner gir oss veldig billig og stabil kraftforsyning. Deler av året må allikevel endel vann slippes forbi kraftstasjonen fordi forbruket er lavt og man må unngå flom. Når forbruket er lavt kan man lagre energi til forbruket øker, og antageligvis klare seg med noe lavere investering i selve kraftverket. Dette tror jeg er interessante regnestykker ved utbygging av nye kraftverk, og som redusere inngrep i naturen.

Effektavgift
Selv om strømmen til tider har lav pris, skal den fortsatt overføres dit hvor energien skal lagres. For lading av elbiler og hydrogenproduksjon alle andre steder enn ved kraftstasjonen vil det tilkomme effektavgift. For å redusere kostnadene til nettleie må man optimalisere effekten man bruker. En hydrogenstasjons produksjonskapasitet bestemmes av effekten. En ladestasjon uten batteri likeså, men med et stasjonært batteri kan mange av effekttoppene reduseres. Hvor mye effekt det må tas høyde for i tilførsel vil derfor variere sterkt, særlig når man vet at det kreves 2-3 ganger mer energi for å produsere hydrogen som å lade elbil for samme kjørelengde.

Fleksibilitet
Siden hydrogen ikke er en energikilde, men en energibærer så må man omdanne fra energikilde til bærer i takt med forbruk. På tidspunkter hvor det er mange bilister som fyller over et kort tidsrom, må det produseres fortløpende for å holde trykket oppe i hydrogenlageret. Dette er viktig for den ene fordelen med hydrogen som stadig holdes frem. Lading av elbil slipper denne omdanningen, men energien må lagres kjemisk i batteriet. Det tar i dag noe tid, men som Teslas superladernettverk demonstrerer (0-80% på under 30 min) behøver det ikke ta veldig lang tid. Opp til 80% nivå går det ganske raskt, og jo større kapasitet elbilbatteriet får, jo raskere kan man lade nok til å komme frem til destinasjonen.

Til sammenligning så kan energi lagret i et batteri brukes til å redusere effekttoppene. Ved å hente energi fra batteriet og strømnettet samtidig kan ladestasjonen klare seg med lavere effekt hentet over nettet. En annen fordel (om man ikke kombinerer hydrogenstasjonen med et batteri for å holde den i drift) er at batteriet vil kunne levere strøm for å lade elbiler når det er strømbrudd.

Både hydrogentanken (lageret) og batteriet har en absolutt kapasitetsbegrensning, men batteriet kan sømløst fungere sammen med kraftnettet for å lade elbiler (og helt andre formål). Dersom pågangen er så stor at batteriet ikke kan levere mer kan all tilgjengelig effekt gå rett til lading av bilene. Tømmes hydrogenanken vil ingen få fylle før stasjonen har klart å produsere nok til at fylling kan fortsette.

Det er også en annen viktig forskjell på elbiler og hydrogenbiler. Elbilene kan alltids lade på en stikkontakt om den er langt fra nærmeste hurtigladestasjon, mens hydrogenbilen er helt avhengig av å legge kjøreturen dit det finnes hydrogenstasjoner. Det skal bygges ganske mange hydrogenstasjoner før den forskjellen er utlignet.

Pris på batterier og hydrogenproduksjon og lagring
Prisen på batterier faller fordi produksjon av dem blir mer effektiv. Det reduseres hvor mye man trenger av lithium og andre mineraler som kreves for å lage dem, og for eksempel Tesla bygger en batterifabrikk med egen fornybar energiproduksjon. Produksjon av batterier krever mye energi så rimelig tilgang er viktig for å senke prisen. I dag ligger prisen på ca 200 USD per kWt kapasitet. Sammenligner vi det med prisen på en elektrolysestasjon til 25 millioner kroner kan man få et batteri med kapasitet på 15000 kWt. Det er nok til å levere strøm for å kjøre rundt 67000 km med elbil. Teslas mål med batterifabrikken er å senke prisen til ca 100 USD per kWt. Det forskes intenst på ulike type batterier, så det vil ikke overraske om det kan komme ytterligere forbedringer på pris og kapasitet.

Effektiviteten i energilagringsprosssen avgjør hvor mye man får solgt videre.
Å selge energi for transportformål bør ta hensyn til energiforbruk både av økonomiske og miljømessige grunner. Er det stort svinn i prosessen vil prisen gå opp sammen med økte miljømessige konsekvenser. Selv om fornybar energi er bedre enn fossil energi, betyr det ikke at vi bør kjøre et løp hvor det må bygges ut mye mer enn nødvendig.

Vedlikeholdskostnader
Et batteri krever svært lite vedlikehold og kan fjernovervåkes. En hydrogenstasjon er ganske komplisert, og vil nok ha høyere driftskostnader enn en ladestasjon. Økt kompleksitet øker også faren for nedetid.

Sikkerhet
Ulykkesrisikoen er moderat, og om det skulle bli brann kreves det kun vann for å slukke den. Batteribranner utvikler seg ganske sakte så evakuering er uproblematisk.

En hydrogenlekkasje er innebærer derimot risiko for kraftig eksplosjon.
Hvilke regler som vil gjelde for næringsvirksomhet og hydrogentanker kjenner jeg ikke så godt, men jeg kjenner jeg er litt skeptisk.