Nittio procent av universums atomer utgörs av väte, den enklaste och lättaste av atomerna, som i sin vanligaste form bara består av en elektron runt en proton. När väte förbränns, och vätet alltså reagerar med syre, bildas den förbränningsprodukt som kallas vatten.
Vid normal temperatur och normalt tryck är vätet en tvåatomig gas, lukt-, färg- och smaklös och mycket lättantändlig. Detta visade sig i maj 1937, då det spektakulära vätgasdrivna luftskeppet Hindenburg, 245 meter långt, exploderade mitt framför kamerorna och 36 personer omkom. I ett slag gjorde det slut på den hype som vid denna tid rådde kring de gasdrivna luftskeppen.
Vätets potential som bränsle och energibärare är känd sedan länge, men fram till nu har komplikationerna ansetts vara för stora. Det nyväckta intresset hänför sig till att väte kan bidra till att minska växthusgasutsläppen.
Till exempel sker i en bränslecell, när vätgas tillförs som bränsle, en reaktion mellan vätgasen (H2) och syret (O2) som konverterar kemisk energi till elenergi med vatten (H2O) som biprodukt. Bilar baserade på vätedrivna bränsleceller är i sin drift alltså utsläppsfria.
En annan användning av vätet finns i den energiintensiva stålindustrin, där den så kallade reduktionsprocessen – där järnmalmen delas upp i järn och syre – kan ske med användning av väte, i stället för den tusenåriga metod med kol och koks i masugnar som ger stora växthusgasutsläpp.
En knäckfråga är hur vätgasen tillverkas. En miljövänlig metod är genom elektrolys av vatten, en process som dock kräver stora mängder el. I processen förloras 30–40 procent av energiinnehållet i form av värme.
Nästa utmaning är att vätet ska kunna sparas.
Om vätet sedan åter ska omvandlas till el, till exempel för ett fordon med bränsleceller, förloras på nytt 30–40 procent av energin på vägen. Uträkningarna varierar något, men i stort blir verkningsgraden i slutändan bara knappt 30 procent.
Enligt resonemanget i den nu aktuella vätehypen spelar de här energiförlusterna ingen större roll, om bara elen kan fås riktigt billigt.
I praktiken syftas då på vindkraft, eftersom bara den kan produceras – i varje fall någorlunda – billigt i stor skala. Dels genom den kostnadspress som följer med de allt större och kraftfullare vindmöllorna, dels genom att det fortfarande finns plats för storskalig vindkraft både till havs och i de glest bebyggda nordiska länderna.
Bland ledande politiker finns en övertygelse om att vätespåret är rätt väg att gå.
Till exempel presenterade EU en omfattande vätgasstrategi sommaren 2020: från och med 2030 ska fossila bränslen ersättas med vätgas inom de områden där andra alternativ är svåra att hitta. Massiva stöd för vätgasprojekt ingår i paketet.
I Finland väntar något liknande, att döma av arbets- och näringsminister Mika Lintilä, när han nyligen presenterade regeringens kommande klimat- och energistrategi.
”Finland måste se till att inte trilla av tåget när det kommer till nya investeringar inom väteekonomin”, förklarade han enligt referaten och ansåg att Finland behöver skapa en nationell vätgasstrategi. Han beskrev vind- och kärnkraften som växande energibranscher:
”Beträffande vindkraften har vi för tillfället väldigt anmärkningsvärda projekt på gång redan nu. Det torde handla om projekt för omkring 20 megaton [motsvarande en utsläppsminskning på 20 miljoner ton koldioxid]. Man kan väl säga att nordligaste Bottniska viken håller på att bli som Persiska viken med tanke på den mängd vindkraft som är på kommande dit.”
Mika Lintilä har också föreslagit att ett rör, gemensamt för Finland och Sverige, ska byggas för transport av väte till Tyskland.
I Sverige har inte bara politikerna, utan också företrädare för den tunga industrin gått in för vad som kallats det största teknikskiftet det här årtusendet, nämligen planerna på att den svenska gruv- och stålindustrin ska bli utsläppsfri.
Det svenska stålet ska fram-över tillverkas med den ovan skissade tekniken. Som trumfkort ses att vindkraften i norra Sverige är i en enorm utbyggnadsfas, vilket ska borga att för den nödvändiga billiga elen finns tillgänglig.
Till exempel har de statliga företagen LKAB (malmbrytning) och Vattenfall (energi) tillsammans med SSAB (stål), även det med staten bland ägarna, presenterat projektet Hybrit, med målet att sälja fossilfritt stål i stor skala från 2026.
I början av året dök det nygrundade konkurrentföretaget H2 Green Steel upp med en avsiktsförklaring att bygga ett stålverk för fossilfri produktion i Boden med produkten klar redan 2024.
Ett mått på de elmängder som krävs är att Hybrit-tekniken för SSAB:s behov kommer att kräva 15 TWh el per år och LKAB:s övriga omställning omkring 45 TWh. Finlands årsförbrukning var som jämförelse i fjol 81 TWh.
60 TWh motsvarar årsproduktionen vid sex stora kärnkraftverk eller omkring 3 000 vindkraftverk av den modernaste största typen. Att vindkraftselen produceras bara vid blåst spelar teoretiskt ingen roll, om det väte som produceras med elen kan sparas.
Frågan är hur väl verkligheten samsas med visionerna.
Till exempel måste ledningsnätet, för att kunna ta hand om den här enorma ökningen av elproduktion, utbyggas mycket kraftigt. Ledtiderna i Sverige för en ny högspänningsledning är 10–15 år.
Som ett exempel kräver Svenska kraftnäts aktuella 400-kilovoltsledningsprojkt mellan Ekhyddan och Hemsjön 600 miljötillstånd, alla andra tillstånd oräknade. Trots att samrådsprocessen pågått sedan 2014 och regeringen intervenerat för att skynda på tillståndshanteringen, är prognosen för idrifttagningen nu tidigast 2027.
En positiv sak, enligt en SSAB-analys, är att energieffektiviteten för ståltillverkning förbättras något i en ljusbågsugn jämfört med den i en masugnsprocess.
Men kommer stålet att klara de hårda kvalitetskraven? Intervjuade ingenjörer varnar att föroreningar som vanadin och titan riskerar att följa med när järnmalmen smälts i en ljusbågsugn, och att kvävet i luften dessutom kan kontaminera smältan.
En annan fråga är om Hybrits vätgaslager – som planeras under jord i Luleå – ska kunna byggas tätt nog. Vätemolekylen är genom sin litenhet extremt svår att stänga in.
Och går det verkligen att bygga anläggningar som kan gå kontinuerligt och utan störningar under lång tid? Detta är nödvändigt för bland annat elektrolysen.
Och avgörande: kan hela denna nya process verkligen bli kostnadseffektiv?
Med upplägget att el ska bli väte, som sedan ska bli el tillbaka, blir verkningsgraden som nämndes knappt 30 procent. Med den ekvationen kommer av 1 000 tilltänkta nya vindkraftverk alltså över 700 att producera el som försvinner i processen.
Mer positivt blir utfallet, ifall den spillvärme som uppstår vid väteproduktionen kan tas till vara. Det förutsätter i så fall att elektrolysanläggningarna byggs i anslutning till städer med stort behov av fjärrvärme, på kontinenten ett sällsynt begrepp.
Med ekvationen överförd till Europanivå får siffrorna för det framtida elbehovet mer än tiodubblas. Men redan i dag har många länder stora problem med energiförsörjningen, återspeglat i höstens extrempriser för elen.
I EU:s vätgasvision framförs som en dellösning att särskilt Nordafrika skulle lämpa sig väl för storskalig produktion av förnybar el för export till EU. Tyskland har redan hunnit ingå ett avtal om framtida väteimport från Marocko.
Samuele Furfari, med väte som expertområde, verksam som universitetsprofessor i geopolitik och energi i Bryssel, tidigare 36 år i tjänst hos EU-kommissionen, beskriver EU:s synsätt som ekokolonialism: Tanken att fattiga länder i Afrika, med en egen outvecklad elförsörjning, ska producera förnybar el för det rika Europa är ”absurd, chockerande och etiskt oacceptabel”, anser han.
Furfari uppmanar EU-politikerna att se sig i spegeln: Åren 2000–2018 spenderade medlemsstaterna över 1 000 miljarder euro på subventioner till förnybar energi, framför allt vind och sol. Men enligt statistik, presenterad i tidskriften European Scientist, stod dessa två energislag ännu 2018 för bara 2,5 procent av primärenergin i Europa.
Hypen för vätet måste alltså till att börja med få matchning av hållbara affärsupplägg. Inte minst behöver dessa lyckas med att hålla uppe verkningsgraden i vätets tillverknings- och användningsprocess.
