Det talas ofta om att lagra el från vindkraft och solceller mm i form av vätgas. Frågan är hur mycket utrymme som behövs för att lagra denna el? Jag skall ge mig på ett försök att räkna på ett lättsamt och förståeligt sätt här.
Tillverkning
Tillverkning av vätgas, eller rättare sagt omformning, görs lättast vid källan i form av elektrolys. Man har en behållare med ett membran som delar av den i två halvor. I båda halvorna finns elektroder. Man lägger på en plusspänning på den ena och minusspänning på den andra elektroden. Strömmen i elektroderna går igenom vätskan och sönderdelar den i dels Väte och dels Syre. Vätet går upp i ett rör vid den ena elektroden medan syret går upp i ett rör vid den andra elektroden. Membranet ser effektivt till att de båda gaserna inte blandas med varandra. I andra änden av de båda rören finns var sin tank som med hjälp av pumpar komprimeras till högt tryck. Trycket kan variera beroende på lagringsform men 200 gånger tryck (200bar) är vanligt. På senare tid har man talat om upp mot 700bars tryck.
Energiinnehåll
Vätgasens energiinnehållet vid 0 bar (gasformigt vid rumstryck) sägs ligga på 2,2 kWh per kubikmeter (en kub med 1m sida = 1m3) gas. En kubikmeter gas med 20 bar tryck innehåller således 20×2,2= 44 kWh, en kubikmeter med 200 bar tryck innehåller 440 kWh och med 700 bar innehåller 1540 kWh.
Tabell, olika tryck vätgas i 1 m3 tank:
1 bar = 2,2 kWh 20 bar = 44 kWh 200 bar = 440 kWh 700 bar = 1540 kWh
Tankstorlek
Lagrar man vätgas i tankar krävs det ganska stora eller mycket stora tankar för att uppnå användbart energiinnehåll. Jag räknar på att lagra energi i 4 månader vilket borde räcka för säsongslagring och för tider då det inte blåser eller solen inte ger energi.
En villa som förbrukar 15.000 kWh per år behöver då en tank på 34 m3 vid 200 bar trycka. Det motsvarar en tank med 6 meters sida. Detta är taget i överkant, i själva verket kan det räcka med en tank på 4 meters sida.
Vindkraftverk i Sverige genererar el 95% av tiden. De resterande 5% skulle kunna lagras i form av vätgas när vindkraftverken ger överkapacitet, vilket de gör ofta. Vindkraft som genererar vätgas borde generera detta vid vindkraftverket för att undvika långa transporter. Då behöver också vindkraftverket en litet kraftverk på 1,5MW som använder vätgasen för att producera el när vindkraftverket står stilla.
Ett medelstort vindkraftverk på 1,5 MW skulle behöva spara överskott så att det räcker de 5% verket inte går. Tanken är då att vindkraftverket med vätgasturbin skulle producera el kontinuerligt som vattenkraften eller kärnkraft (nästan) gör. 5% av produktionen motsvara 657.000 kWh som skall produceras i form av vätgas. Eftersom det går åt el att producera vätgas produceras det vätgas mer tid än 5% för att täcka 5% utan vind. Det går också åt energi att producera el i gasturbiner. 657.000 kWh vätgas behöver då vara kanske 700.000 kWh.
700.000 kWh vätgas skulle kunna lagras i en 6500 m3 tank med 50 bars övertryck.
En vanlig högtrycks cisterntank som är 10m hög skulle behöva ha en diametern av ca 29 m. Detta är mått som är överkomliga men lämpligast är att lagra gasen i bergrum under vindkraftverket. Vätgasturbinen med elgenerator kan placeras inne i basen av vindkraftverkets torn. Bergrum brukar sprängas ut så att de blir längre än höga eller breda. Ett bergrum med 10 meters sida blir då 65 m långt. Dubbleras trycket blir bergrummet 32,5m långt.
Om alla vindkraftverk försågs med vätgastank och produktionsutrustning för vätgas skulle vindkraften gå mer kontinuerligt än kärnkraften. Det är min tro att detta kommer ske i framtiden.
Dock är det bättre att lagra el för bostäder i batterier för då slipper man produktionsanläggningar och lagring för vätgas. Det är min tro att också detta kommer ske i en nära framtid.
Jämn produktion av el
Med ovanstående tillsammans med vattenkraften och solceller mm skulle vi få en jämn, stadig och säker produktion av el. Kärnkraft skulle då inte behövas alls.