Hydrogen har tolv ganger sterkere klimaeffekt enn CO₂
Selv om hydrogen ikke er en klimagass, er klimaeffekten av hydrogenlekkasjer mye sterkere enn for CO₂. Maria Sand forklarer mekanismene bak.
TYSKLAND SATSER PÅ HYDROGEN: Hydrogenlekkasjer har betydelig klimaeffekt, viser en studie publisert i Nature Communications Earth & Environment. Bildet viser en hydrogenfyllestasjon for tog i Hoechst utenfor Frankfurt som den tyske forbundskansleren Olaf Scholz besøkte 9. august 2022. Foto: Wolfgang Rattay/Reuters/NTB
Når vi forbrenner hydrogen, slippes det bare ut vanndamp og oksygen. Under produksjon, transport og lagring lekker det imidlertid hydrogengass til atmosfæren. Nå viser en fersk studie at klimaeffekten er nesten tolv ganger sterkere enn for CO₂. Effekten er indirekte, ved at hydrogenlekkasjer påvirker kjemiske prosesser som ellers kunne fjernet potente klimagasser som metan og ozon. Det er likevel ingen grunn til å kutte satsingen på hydrogen som alternativ til skitten, fossil energi, mener forskerne.
Maria Sand:– Hovedfunnet er at hydrogen har en sterk klimaeffekt. Vi målte det globale oppvarmingspotensialet til 11,6.
– Hva er «globalt oppvarmingspotensial»?
– Det er et mål som gjør det mulig å sammenligne hvilken oppvarmingseffekt ulike gasser har på atmosfæren. Måleenheten kalles GWP – Global Warming Potential – og CO₂ er satt til 1,0. Vi har sett på oppvarmingspotensialet i et 100-årsperspektiv, og da er effekten av hydrogen nesten tolv ganger sterkere enn for CO₂. Og når jeg sier hydrogen, snakker jeg om hydrogengassen H2.
– Hvis jeg har forstått ting riktig, så er ikke hydrogen i seg selv en klimagass?
– Det er riktig, hydrogen er det vi kaller en indirekte drivhusgass. Den påvirker ikke atmosfæren aktivt, men inngår i kjemiske reaksjoner som påvirker forekomsten av drivhusgasser. Hydrogenet reagerer med OH – et hydroksylradikal – som består av ett oksygenatom og ett hydrogenatom og veldig lett inngår forbindelser med andre molekyler. Hydroksylradikalet fungerer på en måte som en støvsuger som fjerner andre gasser, blant annet metan, i atmosfæren. Og hvis denne støvsugeren blir opptatt av å fjerne hydrogen i stedet, hoper det seg opp metan, som altså har en sterk drivhuseffekt.
– Er det mye hydroksylradikal i atmosfæren, siden det fungerer som støvsuger?
– Det finnes ikke fryktelig mye av det, siden det er ekstremt reaktivt og forsvinner i løpet av et sekund. På grunn av den korte levetiden er det også vanskelig å måle direkte. Det vi vet, er at det er nok av det til at det gjør en veldig viktig jobb med å fjerne drivhusgasser. I tillegg til metan, suger det også i seg ozon (O3), som både er en drivhusgass og en giftig gass. Utslipp av hydrogen fører dermed også til økt konsentrasjon av ozon i troposfæren, som er her nede hvor vi bor.
– Så hydrogen bidrar til oppvarming ved å øke forekomsten av metan og ozon i atmosfæren. Har dere funnet flere effekter?
– Ja, utslipp av hydrogen fører til økt produksjon av vanndamp. Nede ved bakken har ikke det så mye å si, for her er det så mye vanndamp fra før, blant annet på grunn av fordamping fra havet. Oppe i stratosfæren, over der flyene flyr, har det derimot en effekt. Der gir hydrogen mer vanndamp, som gir økt oppvarming.
– Har dere sett på hvilke av disse effektene som er sterkest?
– Effekten av økt vanndamp i stratosfæren utgjør om lag 18 prosent av det totale globale oppvarmingspotensialet til hydrogen. Effekten av metan er rundt 44 prosent og ozon 38 prosent.
– Hvordan har dere gjennomført forskningen?
– Vi har brukt noe som heter globale atmosfærekjemimodeller. Litt forenklet kan du si at de bygger på både værvarslingsmodeller, som varsler været et par uker frem i tid, og klimamodeller, som prøver å forutsi sannsynligheten for et klima for eksempel 50 eller 100 år frem i tid. Dette utgangspunktet er bygd ut med mye av det vi vet om kjemiske prosesser, slik at modellene kan fortelle oss hvordan kjemiske elementer spres og reagerer med hverandre. Vi kan for eksempel se hvordan hydrogen blåses rundt i atmosfæren. Hydrogenet lever i snitt i to år, og blandes ganske godt. Det er snakk om svære modeller som krever tung datakraft.
– Dere har brukt mer enn én modell?
– Vi har brukt fem for å redusere usikkerheten i studien: to fra USA, én fransk, én engelsk og én norsk. Den norske heter Oslo Chemistry Transport Model, er utviklet av Universitetet i Oslo og Cicero over mange år, og er svært robust. Det som er betryggende for oss, er at selv om modellene har ganske ulike løsninger for å håndtere svært kompleks kjemi, ga de overraskende like funn.
– Men noe usikkerhet vil det alltid være?
– Absolutt. Den største usikkerheten er knyttet til opptak av hydrogen i bakken. Der er det bakterier i jorda som tar opp hydrogen slik at det ikke havner i atmosfæren, men foreløpig vet vi lite om hvor stor denne effekten er. Og så er det klart at den korte levetiden til «støvsugermolekylene» gjør det vanskelig å si noe kvalifisert om hvor mye av hydroksylradikalet OH som finnes i atmosfæren. Dette er en gass som dannes og omdannes kontinuerlig.
– Vi må tilbake til hydrogenlekkasjene. Hvor store er de i dag?
– Det er veldig usikkert, og absolutt noe vi trenger flere målinger av. Det er en utfordring å måle hydrogenlekkasjer, siden hydrogen mangler en aktiv strålingskomponent som for eksempel metan har. Det betyr at du ikke kan se en stor hydrogenlekkasje med satellitt. Det finnes en del estimater i faglitteraturen, og de går på at utslippene fra produksjon, transport og lagring av hydrogen ligger mellom 1 og 6 prosent. Men dette er estimater, og ikke målinger. Ellers ser vi at produksjonen av grønt hydrogen i dag trolig lekker litt mer enn blått og grått hydrogen. (Grønt hydrogen lages med fornybar kraft, grått hydrogen har fossile kilder og betydelige klimautslipp, blått hydrogen har også et fossilt utgangspunkt, men mindre utslipp under produksjon, journ. anm.) Men alt dette kan endre seg etter hvert som hydrogenteknologien blir mer moden.
– Er studien et argument for å kutte satsingene på hydrogen som energibærer?
– Absolutt ikke. Selv om hydrogenlekkasjer har en oppvarmende effekt, vil det likevel i mange tilfeller kunne gi god klimagevinst å erstatte skitne, fossile aktiviteter med bruk av særlig grønt hydrogen. Den positive effekten kan fortsatt være veldig mye større for klimaet enn den negative effekten av en hydrogenlekkasje, spesielt hvis lekkasjen er liten. Men det er viktig å være klar over hvilken effekt hydrogenlekkasjene har, slik at man kan treffe tiltak for å holde dem så lave som mulig. Det viktige med denne studien er at den har gitt oss et enda bedre grunnlag for å regne på klimaffektene av ulike tiltak. Det gir politikerne et enda mer robust beslutningsgrunnlag.
– Hva kan man gjøre for å minske hydrogenlekkasjene?
– Det har ikke jeg teknisk kompetanse til å svare på. Det jeg kan si, er at vi i tillegg til å minimere lekkasjene, også trenger bedre måleinstrumenter for å oppdage og kvantifisere hydrogenlekkasjer. Vi har hatt industripartnere i prosjektet, og både Shell og Statkraft går nå i gang med et prosjekt for å måle egne hydrogenlekkasjer. Både av hensyn til klimaet og fordi det er dyrt å miste hydrogen. Vi i CICERO har en EU-søknad inne om midler til å forske mer på klimaeffekten av hydrogen.
