Tilstand og trender i hydrogen- og ammoniakkproduksjon

Hydrogen og ammoniakk som energibærere

Hydrogen blir i økende grad brukt som energibærer, og kan anvendes direkte som drivstoff eller omformes til andre energibærere som elektrisitet, ifølge Store norske leksikon.

Flytende ammoniakk brukes i økende grad som energibærer, er karbonfritt og har høyere energitetthet enn flytende hydrogen, ifølge Store norske leksikon.

Siden ammoniakk er uten karbon, kan den brukes direkte som et karbonnøytralt brensel, ifølge Store norske leksikon.

Produksjon og teknologi

Hydrogen produseres for det meste fra fossile brensler som naturgass gjennom dampreforming, men kan også fremstilles av vann ved elektrolyse, ifølge Store norske leksikon.

Norge har en stor elektrolyseindustri, særlig til produksjon av metaller som aluminium, ifølge Store norske leksikon.

Elektrolyse brukes også til å fremstille hydrogen og oksygen ved vannspalting, ifølge Store norske leksikon.

Tall og trender

75 prosent av all ammoniakk i verden produseres etter Haber-Bosch-metoden, ifølge Store norske leksikon. Den globale hydrogenproduksjonen var i 2023 på 97 millioner tonn, og som energibærer tilsvarer dette 11,6 exajoule, ifølge Store norske leksikon. Ved utgangen av 2023 var verdens samlede kapasitet på installerte elektrolysører 1,4 gigawatt, og mindre enn én prosent av dagens hydrogenproduksjon skjer ved elektrolyse, selv om andelen er økende, ifølge Store norske leksikon. Bruk av elektrisitet til produksjon av ammoniakk er anslått til 9–15 kWh per kilogram, og ved å legge til grunn 12 kWh per kilogram vil en omforming av elektrisitet til ammoniakk innebære et energitap på rundt 60 prosent, ifølge Store norske leksikon.

Globalt og lokalt marked

Ammoniakk kan brukes direkte som drivstoff, for eksempel til fremdrift av skip, og hydrogen i form av ammoniakk kan også brukes direkte som drivstoff, ifølge Store norske leksikon.

I første omgang er det mest aktuelt å bruke ammoniakk i tilknytning til skipsfart, fordi det over lange avstander er behov for et drivstoff som kan lagres med høy energitetthet, ifølge Store norske leksikon.

Ammoniakk har høyere energitetthet enn hydrogen, og én liter ammoniakk inneholder mer hydrogen enn én liter rent, flytende hydrogen, ifølge Store norske leksikon.

For at hydrogen i ren form skal gjøres flytende, må den kjøles ned til under 20 kelvin (–253 °C), noe som er svært teknisk vanskelig og kostbart, mens ammoniakk ved romtemperatur kan oppbevares under trykk som er under ti atmosfærer, ifølge Store norske leksikon.

Lagring av ammoniakk vil likevel kreve tre ganger så mye plass som lagring av dieselolje, ifølge Store norske leksikon.

Teknologiske og økonomiske utfordringer

Elektrolyse av vann for å produsere hydrogen er en energikrevende prosess, ifølge Store norske leksikon.

For at ammoniakk skal karakteriseres som grønn, må hydrogenet som inngår utvinnes ved hjelp av fornybar energi, for eksempel ved elektrolyse av vann der medgått elektrisitet er produsert med vind- og vannkraft, ifølge Store norske leksikon.

Dagens ammoniakkproduksjon er i hovedsak grå, og hydrogenet utvinnes fra naturgass ved dampreforming, slik at karbonet frigjøres som CO₂, ifølge Store norske leksikon.

Bruk av ammoniakk medfører miljøulemper: selv om den er karbonfri, har den svært høy antennelsestemperatur og innholdet av nitrogen fører til utslipp av NOx, som er en giftig gass underlagt strenge restriksjoner, ifølge Store norske leksikon.

Teknologi for å løse NOx-problemet med katalytisk forbrenning er under utvikling, ifølge Store norske leksikon.

Det er anslått at hydrogen lagret i fast stoff som metallhydrid bare vil utgjøre rundt to prosent av den totale vekten til lageret, ifølge Store norske leksikon.

Lagring av hydrogen i flytende organiske hydrogenbærere er noe plasskrevende, ifølge Store norske leksikon.

Framtidsutsikter

Utslipp av NOx fra ammoniakk kan unngås ved å anvende den direkte i en fast oksid brenselcelle, noe som skal være mulig, ifølge Store norske leksikon.

Hydrogengass brukes som brensel i noen biler, busser og ferger, og mange jobber for at dette skal bli mer vanlig fordi det ikke forurenser på samme måte som olje, kull og gass, ifølge Lille norske leksikon.

På en slik form kan hydrogenet enkelt lagres og håndteres som et ordinært oljeprodukt, og teknikken vurderes som aktuell der plassmangel ikke er et avgjørende problem, som for eksempel i større skip, ifølge Store norske leksikon.