Varför rosa väte som produceras med kärnkraft kan ha en stor roll att spela

Från Teslas Elon Musk till EU-kommissionens ordförande Ursula von der Leyen de senaste åren har många högprofilerade namn pratat om vilken roll väte kan – eller kanske inte – spelar i planetens övergång till en mer hållbar framtid.

Musk har uttryckte skepsis om vätgas användbarhet, men många tror att det kan bidra till att minska utsläppen inom ett antal sektorer, inklusive transport och tung industri.   

Även om det finns ett stort surr om väte och dess betydelse som ett verktyg för att säkra en koldioxidsnål framtid - ett ämne som har genererats mycket debatt under de senaste månaderna — den stora majoriteten av dess produktion är fortfarande baserad på fossila bränslen.

Enligt en Spårningsrapport september 2022 från International Energy Agency stod lågemissionsproduktionen av väte 2021 för mindre än 1 % av den globala väteproduktionen.

Om det ska ha någon roll i den planerade energiomställningen måste väteproduktionen förändras på ett ganska stort sätt.   

"Det första man kan säga är att väte egentligen inte finns naturligt, så det måste produceras", säger Rachael Rothman, meddirektör för Grantham Center for Sustainable Futures vid University of Sheffield.

"Det har stor potential att hjälpa oss att minska koldioxidutsläppen framöver, men vi måste hitta sätt att producera det med låga koldioxidutsläpp i första hand", sa hon och tillade att olika produktionsmetoder hade "betecknats olika färger."

"Omkring 95% av vårt väte idag kommer från ångmetanreformering och har ett stort associerat koldioxidavtryck, och det är vad som kallas "grått" väte, säger Rothman till CNBC.

Grått väte är enligt energiföretaget National Grid, "skapad av naturgas eller metan." Det står att de växthusgaser som är förknippade med processen inte fångas, därav koldioxidavtrycket som Rothman hänvisar till.

Dominansen av en sådan metod står helt klart i strid med netto-nollmål. Som ett resultat läggs nu en rad källor, system och färger av väte fram som alternativ.

Dessa inkluderar grönt väte, som hänvisar till väte som produceras med hjälp av förnybara energikällor och elektrolys, med en elektrisk ström dela vatten i syre och väte.

Blått väte, å andra sidan, indikerar användningen av naturgas - ett fossilt bränsle - och kolavskiljning och lagring. Det har funnits en laddad debatt kring den roll blått väte skulle kunna spela i avkarboniseringen av samhället.

Vid sidan av blått och grönt är en annan färg som väcker uppmärksamhet rosa. Liksom grönt väte innehåller dess process elektrolys, men det finns en viktig skillnad: rosa använder kärnkraft.

"Om du delar ... vatten får du väte och syre," sa Rothman. "Men att klyva vatten kräver energi, så vad rosa väte handlar om är att klyva vatten med energi som kommer från kärnkraft."

Detta betyder att "hela systemet är lågkolhaltigt, för ... det finns inget kol i vattnet ... men också energikällan är också mycket lågkolhaltig eftersom den är kärnkraft."

Vid sidan av elektrolys, noterade Rothman att kärnkraft också kunde användas med något som kallas en termokemisk cykel.

Detta, förklarade hon, utnyttjade mycket höga temperaturer för att dela vatten i syre och väte. 

Rosa väte har redan några potentiellt betydande stödpersoner. Dessa inkluderar EDF Energy, som har lanserat idén om att producera vätgas vid Sizewell C, ett 3.2-gigawatt kärnkraftverk planerat för Storbritannien

"På Sizewell C undersöker vi hur vi kan producera och använda väte på flera sätt", säger han säger företagets hemsida. "För det första kan det hjälpa till att minska utsläppen under byggandet av kraftstationen."

"För det andra, när Sizewell C väl är i drift, hoppas vi kunna använda en del av värmen som den genererar (vid sidan av elektricitet) för att göra väte mer effektivt", tilläggs det.

EDF Energy, som är en del av det multinationella EDF-gruppen, sade i ett uttalande som skickades till CNBC: "Väte som produceras från kärnkraft kan spela en betydande roll i energiomställningen."

Företaget erkände också att det fanns utmaningar för branschen och dess utveckling.

"Väte är för närvarande ett relativt dyrt bränsle och därför är den viktigaste utmaningen för elektrolytiskt väte med lågt koldioxidutsläpp, oavsett om det produceras från förnybar energi eller kärnkraft, att få ner produktionskostnaderna", sades det.

Detta behövde "stödjande policyer som uppmuntrar investeringar i tidiga väteproduktionsprojekt och uppmuntrar användare att byta från fossila bränslen till väte med lågt koldioxidutsläpp."

"Att växa marknaden för väte med låga koldioxidutsläpp kommer att ge stordriftsfördelar och "learning by doing" vilket kommer att bidra till att minska produktionskostnaderna."

Även om det finns spänning över vilken roll kärnkraft skulle kunna spela i väteproduktion och den bredare energiomställningen - IEA säger till exempel att kärnkraft har "betydande potential att bidra till avkarbonisering av kraftsektorn" - säger det sig självt att det inte gynnas av alla .

Bland kritikerna finns Greenpeace. "Kärnkraft anses vara en lösning på våra energiproblem, men i verkligheten är det komplext och enormt dyrt att bygga", säger miljöorganisationen. "Det skapar också enorma mängder farligt avfall."

En mångfärgad framtid?

Under sin intervju med CNBC talade Rothman från University of Sheffield om den större bilden och vilken roll olika typer av väte kan spela. Skulle vi någonsin kunna se en tid då nivån av blått och grått väte sjunker till noll?

"Det beror på hur lång tidsram du tittar på," sa hon och tillade att "i en idealisk värld kommer de så småningom att sjunka väldigt lågt."

"I slutändan blir vi helst av med allt vårt gråa väte, eftersom grått väte har ett stort koldioxidavtryck och vi måste bli av med det," sa Rothman.

"När vi förbättrar avskiljning och lagring av koldioxid kan det finnas ett utrymme för blått väte och det återstår att utvärdera, beroende på ... utvecklingen där."

"Det rosa och gröna vi vet att det måste finnas ett utrymme för eftersom det är där du verkligen får det låga kolet [väte], och vi vet att det borde vara det, det är möjligt att komma dit."

Fiona Rayment, chefsforskare vid UK National Nuclear Laboratory – som liksom EDF Energy är medlem i branschorganisationen Hydrogen UK – betonade vikten av att ha en rad alternativ tillgängliga under de kommande åren.

”Utmaningen med nettonoll kan inte underskattas; vi kommer att behöva omfamna alla källor till lågkolvätegenerering för att ersätta vårt beroende av fossila bränslen, säger hon till CNBC.

Samtidigt som det har pratats mycket om att använda färger för att differentiera de olika metoderna för väteframställning, pågår det också en livlig diskussion om huruvida ett sådant klassificeringssystem överhuvudtaget borde existera.

"Vad vi vill ha är lågt kolväte," sa Rothman. "Och jag vet att det finns mycket förvirring om de olika färgerna, och jag har hört en del människor säga ... 'varför har vi ens färgerna, varför har vi inte bara väte och väte med låg kolhalt?"

"Och i slutändan är det lite koldioxid som är viktigt, och både rosa och grönt skulle göra det."