Hugleiðingar um Brint
.jpeg)
Hans Gilstein Petersen
MFS, ráðslimur
MEng Electrical and Mechanical Engineering”
(Master í El- og Mekanikkverkfrøði)
á The University of Strathclyde
Glasgow
Hydrogen er vanligasta grundevni í alheiminum. Umleið tríggir fjórðingar av vanligum evnum í alheiminum eru hydrogen. Heimsins høv eru ótømandi brunnar av hydrogeni, og í sólini eru umleið 1,45∙1027 tons av hydrogen. Tá ið tvey hydrogen-atom verða bundin saman, skapa tey brint (H2), sum er eitt gass undir vanligum umstøðum. Tað er lukt- og litleyst, ikki eitrandi og øgiliga eldfimt. Tað, sum er áhugavert við brinti, er, at tað skapar eingi vakstrarhúsgass, tá ið tað verður brent av; einans vatndamp.
Brint kann nýtast at hita bygningar, eins og jarðgass, og tað kann nýtast at framleiða el-orku við turbinum ella brennikyknum og kann somuleiðis eisini nýtast til dríva bilar og onnur akfør. Brint kann framleiðast úr vatni við el-orku umvegis eini tilgongd, sum eitur elektrolysa, ið summi kanska minnast frá alis- og evnafrøði tímunum í fólkaskúlanum. Tá el-orkan til elektrolysu er framleidd burðardygt, er hendan tilgongdin fullkomiliga grøn og framleiðir enntá ilt (O2), sum kann nýtast til mangt. Íðan, hví verður brint, sum tykist so fantastiskt og samstundis einfalt, ikki nýtt til at nøkta allan orkutørv í heiminum? Hesin spurningur og aðrir verða viðgjørdir í hesi grein um brint og møguleikar tess.
Mín bakgrund
Eg taki útbúgvingina (MEng) Electrical and Mechanical Engineering á The University of Strathclyde. Í ár havi eg arbeitt við eini verkætlan við heitinum “Gas Flow Measurement of Hydrogen Enriched Natural Gas” (Gassflowmáting av hydrogen- og jarðgassblandingum). Eg fari ikki at greiða frá verkætlanini í hesi greinini, tí hóast verkætlanin er rættiliga viðkomandi í Bretlandi, har meginparturin av upphiting kemur frá jarðgassi1, so er hetta ikki støðan í Føroyum. Eg fari í staðin at greiða frá tí, eg havi lært um brint, um orkukervi og frá mínum tonkum, um hvørjar leiklutir brint kann koma spæla í einum grønum orkukervi.
Brint í dag
Íðan, hví verður brint ikki nýtt at nøkta heimsins orkutørv og basa veðurlagskreppuni? Ein orsøk er, at brint finst ikki natúrliga í reinum formi og er tí ikki ein orkukelda, men eitt brennievni, sum má framleiðast. Tað kann framleiðast úr vatni (H2O) ella jarðgassi (metangass: CH4), men tað krevur orku – og tískil pengar – at skilja brint sundur frá hesum evnum. Elektrolysa, sum varð nevnd áðrenn, er ein tilgongd, sum spillur orku. Millum 60% til 80% av orkuni, sum fer inn í tilgongdina, verða umgjørd til brint, men restin av orkuni verður mist. Tann mest nýtta tilgongdin at útvega brint er ikki elektrolysa, men Steam Methane Reforming (SMR). Hendan tilgongdin skilur jarðgass ella kol sundur til brint og koldioxid (CO2), og tilgongdin er munandi bíligari enn elektrolysa.
Tá brint verður framleitt, kann tað bólkast eftir eini farvuskipan, alt eftir hvør tilgongd er nýtt at útvega tað, hóast eingin fysiskur munur er á sjálva produktinum. Verður SMR-tilgongdin nýtt, og koldioxidið verður slept út í luftina, verður produktið nevnt grátt brint, sum er tað minst burðadygga slagið. Um SMR verður nýtt, men koldioxidið verður savnað og goymt, verður tað nevnt blátt brint. Burðardyggasta slagið er grønt brint, sum er framleitt við elektrolysu við el-orku frá varandi orkukeldum. Av hesum trimum er grátt tað bíligasta og vanligasta slagið, og grønt er tað dýrasta og sjáldsamasta slagið, men nógvar íløgur eru gjørdar innan grønt brint seinastu árini, sum fara at gera tað bíligari.
Orka í Føroyum
Í mínum lestrarbýi, Glasgow, varð veðurlagsráðstevnan COP26 hildin í novembermánaði 2021. Fleiri av heimsins leiðarum tóku lut í ráðstevnuni, millum aðrar Joe Biden úr USA, Mette Frederiksen úr Danmark, Justin Trudeau úr Kanada, Emmanuel Macron úr Fraklandi, Boris Johnson úr Bretlandi og, ikki minst, Bárður á Steig Nielsen úr Føroyum.
“Okkara mál er at minka um útlátið av vakstrarhúsgassi í minsta lagi 30 prosent í 2030 í mun til 2010. Skulu vit røkka hesum máli, krevur tað umleið eina helvtarminking í mun til útlátið, sum tað var í 2020,” segði Føroya løgmaður í sambandi við ráðstevnuna 2.
Til høgru sæst orkurenslið í Føroyum fyri 20203. 91,1% av allari orkuni kom frá olju, og restin kom frá vatni, vindi og øðrum. Um bert verður hugt at oljuni, sum verður nýtt á landi, so sæst at meginparturin fer til upphiting og el-framleiðslu. Á hesum økjum fara vit at síggja eina broyting móti grønum loysnum; meira vind og vatn innan el-framleiðslu og meira fjarhita og hitapumpur innan upphiting. Á heimasíðuni hjá Umhvørvisstovuni verður víst á, at øll el-orka á landi skal koma frá varandi orku í 2030, so ein oljupartur á 51.687 tons, sum á myndini fer inn í termisk verk, skal verða yvirtikin av vindi, vatni og øðrum varandi orkukeldum.
Brint innan el-framleiðslu
Sum áður nevnt, er brint ikki ein orkukelda, men eitt brennievni, sum má framleiðast. Hetta merkir tó ikki at brint onga nyttu hevur. Brint hevur nógvar eginleikar, sum gera tað til eitt smidligt amboð, ið kann nýtast til nógvar uppgávur.
Ein vansi við orkukeldum, sum eru tengdar at veðurviðurskiftum (til dømis vindmyllur og vatnorkuverk), er, at orkuúrtøkan ofta er óstøðug frá degi til dags. Summar tíðir framleiða grøn orkuverk meira orku enn tørvur er á ta løtuna, og um einki verður gjørt við hana, fer hon til spillis. Aðrar tíðir eru líkindini ikki so góð, og grøn orkuverk megna ikki at nøkta tørvin, og aðrar, møguliga ikki burðardyggar, loysnir muga nýtast. Í dag er eitt sindur av avlopsorku, men serfrøðingar vísa á at avlopsorka fer at vaksa, so hvørt sum fleiri vindmyllulundir og grøn orkuverk verða bygd.
Ein loysn at fyribyrgja orkuspill er ein pumpuskipan, har avlopsorka verður nýtt til at pumpa vatn upp í dammar. Tá tørvur er á orku, verður latið upp fyri vatnstreyminum, sum framleiðir el-orku. Slík skipan verður útbygd í Føroyum4. Á líknandi hátt kann man skapa eina orkugoymslu við brinti. Brinti kann framleiðast við avlopsorku og goymast í tangum. Brennikyknur ella turbinur gera síðan brinti um til el-orku aftur, tá tørvur er á tí. Pumpuskipanir varðveita 70-80% av orkuni og eru ein tann besta loysnin at goyma orku. Brintorkugoymslan fer ikki at megna at varðveita líka stóran part av orkuni, tí umleið 20% av orkuni verður mist við elektrolysu og so verður ein partur aftrat mistur, tá ið brinti verður brent í turbinu ella brennikyknu. Fyrimunurin við brinti er, at tað kann nýtast til el-framleiðslu, men eisini nógv annað, sum verður umrøtt næst.
Brint innan upphiting
Um brint hevði verið nýtt til el-framleiðslu, høvdu tilgongdirnar eisini framleitt nógvan hita. Partur av hitanum kann nýtast í fjarhitaskipanini, sum veitir upphitingarorku til føroyskar bygningar.
Brint kann lættliga nýtast til upphiting av húsum og bygningum og til gasskomfýr, á sama hátt sum jarðgass. Í Føroyum er ikki vanligt at nýta jarðgass til upphiting, so tíverri finst einki infrakervi til slíka skipan. Ein verkætlan í skotska býnum Fife hevur til endamáls at vísa, hvussu ein slík skipan hevði sæð út5. Har verða 300 hús (í fyrstu fasu) hitaði við brinti, sum er framleitt við elektrolysu við orku frá vindmyllum. Húskini, sum ynskja at verða partur av verkætlanini, rinda sama prís fyri brint, sum tey annars høvdu rindað fyri jarðgass. Tað er sjálvandi eingin orsøk, at Føroyar ikki kunnu seta líknandi skipan upp, men tað hevði millum annað kravt, at nýggjar gassleiðingar vórðu lagdar.
Brint á sjónum
Brint kann eisini nýtast sum brennievni til skip. Tá hevði møguliga loyst seg best at kølt brinti niður til umleið minus 250°C, so tað verður ein væta, tí tá hevur tað munandi hægri orkuinnihald og fyllur ikki so nógv á einum skipi. Slík skip eru longu bygd, men tey eru ikki so vanlig enn, tí brintkervi má mennast fyri at tað skal loysa seg. Ein vansi við brinti er, at tað má kølast so nógv niður ella goymast í hátrýsttangum sum gass. Tí er stórur áhugi í ammoniakk (NH3) sum brennievni, tí tað skal bert kølast niður til umleið minus 33°C fyri at verða ein væta. Ammoniakk hevur nógvar av teimum somu avbjóðingunum sum brint, millum annað at tað ikki er framleitt á burðardyggan hátt í dag. Grønt ammoniakk kann framleiðast úr grønum brinti og nitrogeni, sum verður skilt úr luft við einari orkukrevjandi tilgongd.
Í oktober 2021 helt HUGE ein kjakfund í samstarvi við Fróðskaparsetrið, har nógvar viðkomandi framløgur vóru hildnar6. Har varð millum annað greitt frá verkætlanum, um at nýta brintdrivin skip til alivinnuna. Brintið hevði verið framleitt við avlopsorku frá vindmyllum og flutt í trýsttangum til brintskip, sum røkja tær neyðugu uppgávurnar innan aling. Samstundis kann iltin, sum verður framleitt við elektrolysu saman við brintinum, eisini nýtast til tilgongdir á smoltstøðunum.
Aðrir brintmøguleikar
Nógvir áhugaverdir møguleikar stinga seg upp, so hvørt sum brintkervið mennist. Í fleiri og fleiri býum finnur man býarbussar, sum koyra á brint, og hetta tykist sum eitt natúrligt fyrsta stig. Akfør, sum koyra á brint, kunnu fyllast upp umleið líka skjótt sum blýfrítt og diesel, og hóska tískil væl til uppgávur, har tað møguliga ikki loysir seg at løða í fleiri tímar. Til onkrar uppgávur eru battarídrivnir el-bilar ríkiliga góðir, men til aðrar hóska brintbilar betur. Fyrst kann tað umfata býarbussar, seinni bygdaleiðir og í framtíðini eisini ferjurnar millum oyggjar.
Tá brintkervið verður meira framkomið, verður kanska møguligt at fylla brint í bilar á bensinstøðunum kring landið, og so gerst tað eisini ein møguleiki hjá vanliga borgaranum at keypa sær brintbil. Brintbilar kunna fáast longu í dag (til dømis Toyota Mirai og Honda Clarity), men teir eru ikki so lokkandi, tá ið man ikki kann fylla teir upp líka sum aðrir bilar. Tað verður ein tíð, fyrr enn brint verður líka bíligt sum blýfrítt og diesel, so skilagott er við politiskum átøkum at gera tað bíligari fyri brúkaran, inntil brintkervi kemur upp á føtur.
Sum nevnt kann iltin frá elektrolysu nýtast á smoltstøðum, men tað kann eisini nýtast innan aðrar vinnur. Tað kann nýtast á sjúkrahúsum, til dykkara-virksemi, til skeribrennarar og til mangt annað.
Seinastu tankar
Brint fer at hava ein stóran leiklut í orkukervinum komandi árini. Stjórnin og vinnurnar fara at hava nógv at siga, fyri hvussu skjótt hesar loysnirnar verða tiknar í brúk, men eisini má fólkið, brúkararnir, royna at taka móti tøknini sum best og vera tolin. Sum við øllum broytingum koma trupulleikar at stinga seg upp, men tess meir brintloysnirnar verða nýttar, tess skjótari verða trupulleikarnir loystir.
Saman við vind- og vatnorku, og øðrum varandi orkukeldum, kemur brint at hjálpa Føroyum at gerast burðadyggar og sjálvveitandi við grønari orku.