by jonthor » Thu 09. Sep 2004 12:38
Tekið af vísindavefnum:
Vetni og efnarafalar: Vetni er algjörlega hreinn orkugjafi og hægt er að nota það sem eldsneyti á brunahreyfla og efnarafala. Vetni hefur þann galla að erfitt og kostnaðarsamt er að geyma það. Við venjulegar aðstæður er það í gasformi og því rúmfrekt, en til að breyta því í vökvaform þarf annaðhvort mjög lágt hitastig eða háan þrýsting. Efnarafalar (e. fuel cell) eru tæki sem nota til dæmis vetni og súrefni til raforkuframleiðslu. Þetta gerist þannig að við samruna vetnis og súrefnis myndast raforka sem síðan er flutt með leiðara upp í rafgeyma. Raforkan er síðan notuð til að knýja bílinn líkt og um rafbíl sé að ræða. Með notkun efnarafala fæst mun hærri nýtni en þegar vetni er brennt í brunahreyfli.
Erlendis er algengast að vetni sé framleitt úr jarðgasi en einnig er hægt að gera það með rafgreiningu vatns; sú leið hefur þó verið dýrari til þessa. Hugmyndir eru uppi um að nota hér á landi raforku sem framleidd er úr endurnýjanlegum orkulindum, vatnsafli og jarðhita, til að framleiða vetni sem orkugjafa og gera Ísland þar með að fyrsta vetnissamfélaginu í heiminum.
Ef við hugsum okkur það dæmi að allur bílafloti landsins yrði knúinn vetni sem notað væri á efnarafala eins og lýst var hér að framan, má áætla hve mikla raforku þyrfti til framleiða það vetni sem til þarf með rafgreiningu. Orkuinnihald vetnis er um 143 MJ/kg og orkuinnihald bensíns 44 MJ/kg. Miðað við þær forsendur að nýtni hefðbundins bensínhreyfils sé 21% og nýtni efnarafala sé 42,5% má reikna út að í stað þess bensíns og dísilolíu sem við notum (190 þúsund tonn) þyrfti um 29 þúsund tonn af vetni árlega.
Til að framleiða eitt kg af vetni með rafgreiningu þarf 53 kWh af raforku. Því þyrfti um 1.530 GWh til að framleiða vetni fyrir allan bílaflotann. Til samanburðar má geta þess að heildarvinnsla raforku hér á landi árið 2000 nam 7.679 GWh, sem er fimmföld sú raforka sem þarf til vetnisframleiðslunnar. Ætla má að til að framleiða þessa raforku þyrfti virkjun sem er um 220 MW, eða álíka stór og Hrauneyjafossvirkjun.
Á tilsvarandi hátt má reikna út að til að framleiða vetni á efnarafala fyrir skipaflota landsmanna þyrfti um 2.700 GWh á ári eða 380 MW virkjun (olíunotkun 232 þúsund tonn og nýtni núverandi véla 30%). Til að framleiða vetni sem fullnægði orkuþörf bæði bíla- og skipaflotans þyrfti því um 4.200 GWh af raforku á ári eða 600 MW virkjun. Þetta er álíka stór virkjun og fyrri hluti fyrirhugaðrar Kárahnjúkavirkjunar.
.
