Hydrogen, strøm og CO2-fangst i samme anlegg

Verdens første produksjonsanlegg med ny miljøteknologi starter opp utenfor Lillestrøm i disse dager.

Publisert

Se video der daglig leder i ZEG Power Bjørg Andresen viser rundt i anlegget.

- Anlegget er nå i oppstartfasen, og vil være i drift om to til tre uker, forteller Bjørg Andresen, daglig leder i ZEG Power - Zero Emission Gas Power.
Hun viser rundt i hallen på Hynor Lillestrøm, en del av det nasjonale prosjektet for utbygging av fyllestasjoner for hydrogenbiler, den såkalte hydrogenveien.

I forsøksanlegget blir biogass fra et avfallsdeponi i nærheten omformet til hydrogen og elektrisk strøm. Samtidig fanger anlegget karbondioksid.

Strømmen skal leveres til kraftnettet, mens hydrogenet komprimeres til gass under trykk, som brenselcellebiler fra distriktet kan fylle fra pumpen utenfor.

Hydrogenbilene kommer

De fleste av dem leases av firmaer, for ennå er brenselcellebiler kostbare. Men Andresen mener at utviklingen innen hydrogendrevne biler vil skyte fart de neste årene.

Toyota har for eksempel annonsert at de planlegger å lansere sin første masseproduserte hydrogenbil i 2015.

- Både Akershus fylkeskommune og Oslo kommune satser på å bygge ut nettet av fyllestasjoner, forteller Andresen.

Første i praktisk bruk

Mange års møysommelig utviklingsarbeide ved Institutt for energiteknikk og Christian Michelsen Research har ført fram mot dette første anlegget hvor ZEG-teknologien er i praktisk bruk.

Det er et forholdsvis lite anlegg, som produserer 20 kW elektrisk strøm, tilsvarende rundt 10 kokeplater på fullt, og 30 KW hydrogen, tilsvarende rundt en kilo i timen.

- Anlegget her ved Akershus Energipark demonstrerer en teknologi som har et stort potensiale, mer enn 80% total virkningsgrad med integrert CO2-fangst, sier Andresen.

Virkningsgraden er et mål på hvor mye av energien i energikilden som utnyttes i prosessen.

Bedre enn ”månelandingen”

- Målet er å gradvis lage anlegg i større skala som både kan produsere hydrogen og elektrisk strøm fra naturgass og samtidig fange karbondioksid, slik at produksjonen blir klimanøytral, fortsetter hun.

Prosessen har ifølge Andresen flere fordeler framfor den tradisjonelle måten å fange karbondioksid på med aminer, gjort kjent gjennom månelandingsprosjektet på Mongstad.

- Metoden med aminer er rensing av røykgasser etter kraftproduksjon. I vårt anlegg hentes karbondioksiden ut som en integrert del av selve energiproduksjonen, og virkningsgraden er mye høyere, sier hun.

Bjørg Andresen, daglig leder i ZEG Power - Zero Emission Gas Power, i verdens første produserende forsøksanlegg med teknologi som produserer elektrisk strøm og hydrogen, samtidig som det kan hente ut CO2 fra prosessen. (Foto: Arnfinn Christensen, forskning.no)
Bjørg Andresen, daglig leder i ZEG Power - Zero Emission Gas Power, i verdens første produserende forsøksanlegg med teknologi som produserer elektrisk strøm og hydrogen, samtidig som det kan hente ut CO2 fra prosessen. (Foto: Arnfinn Christensen, forskning.no)

Hydrogen og strøm fra biogass

Andresen viser rundt i hallen der produksjonen nå så vidt er kommet i gang. Jeg får ikke ta med kameraet lengre innover i hallen, siden hydrogengass og mulige gnister fra elektrisk utstyr går dårlig sammen.

Anlegget her inne henter gass gjennom en rørledning fra et avfallsdeponi noen kilometer unna. Så renses gassen lokalt, og føres inn til det første trinnet av prosessen sammen med vanndamp.

Metan fra biogassen og vanndampen reagerer kjemisk, og produserer hydrogen.

Noe av hydrogenet går til en spesiell type brenselcelle i anlegget som produserer elektrisk strøm.  Denne brenselcellen opererer ved høy temperatur, og er av en type som kalles fastoksid brenselcelle. Strømmen leveres ut til strømnettet.

Resten av hydrogenet blir komprimert i tanker, slik at det kan fylles av bilene ved pumpestasjonen utenfor.

- Første del av kompresjonen foregår ved hjelp av metallhydrider, et pulverformet stoff, helt uten bruk av energikrevende pumper, forklarer Andresen.

Denne teknologien er også utviklet ved Institutt for energiteknikk, som har arbeidet med å binde hydrogen til metallhydrider i mange år.

Prinsippskisse for et ZEG Power-anlegg. (Foto: (Figur: Etter original fra ZEG Power, forskning.no))
Prinsippskisse for et ZEG Power-anlegg. (Foto: (Figur: Etter original fra ZEG Power, forskning.no))

Samler opp karbondioksid

Dette er altså prosessene som lager elektrisk energi og hydrogen. Men disse prosessene er bare halve historien.

Når metan og vanndamp reagerer og produserer hydrogen, dannes nemlig også karbondioksid. Bjørg Andresen viser hvordan spillvarmen fra høytemperatur brenselcellene føres tilbake til reaktoren for å kunne fange opp dette karbondioksidet.

Først reagerer karbondioksidet med korn av kalsiumoksid (CaO i figuren), og danner kalsiumkarbonat (CaCO3 i figuren). Kalsiumkarbonat finnes for eksempel i hagekalk og kalkstein.

Spillvarmen fra brenselcellen varmer opp kalsiumkarbonatet. Dermed frigjøres karbondioksidet igjen, og kan samles opp for å lagres i et deponi, eller for å brukes i industrien.

Klimanøytral biomasse

I akkurat dette anlegget blir ikke karbondioksidet samlet opp. Råstoffet er jo biomasse. Den er i utgangspunktet klimanøytral, og karbondioksidet kan slippes ut.

- Dersom karbondioksidet fra prosessen brukes industrielt eller deponeres, ville i så fall anlegget ikke bare blitt klimanøytralt, men klimapositivt, opplyser Andresen.

Et framtidig storskala anlegg drevet på fossil naturgass vil ikke være klimanøytralt. Der vil en slik måte å fange opp karbondioksid på være både nødvendig og effektiv.

Kjent teknologi på ny måte

Teknologien bak ZEG Power er altså todelt. Reaktorene der hydrogenet produseres og karbondioksidet fanges er utviklet av Institutt for energiteknikk på Kjeller utenfor Lillestrøm, et par kilometer fra forsøksanlegget.

Teknologien rundt brenselcellene er utviklet av CMR Prototech, en del av Christian Michelsen Research i Bergen.

Selve brenselcellene kjøpes fra et tysk-østerrisk selskap. Mange av de andre delene av anlegget er spesialutviklet, men basert på kjent teknologi.

- Vi utvikler ikke all teknologien selv. Vi integrerer kjerneteknologiene, og får dermed den høye virkningsgraden, sier Andresen.

Rør som fører spillvarme fra brenselcellene nedenfor tilbake til reaktoren hvor karbondioksid skilles ut. (Foto: Arnfinn Christensen, forskning.no)
Rør som fører spillvarme fra brenselcellene nedenfor tilbake til reaktoren hvor karbondioksid skilles ut. (Foto: Arnfinn Christensen, forskning.no)

Lenker:

ZEG Power, nettsider

Hynor, nettsider