Elbilene har tatt Norge med storm, og er elsket av både eiere, politikere og miljørorganisasjonene.

Men de er ikke uten sine begrensninger: Batteriteknologien og ladetider begrenser bilenes rekkevidde.

Dyrt om det skal dekke alle behov

Foreløpig finnes det heller ikke en stor familiebil innenfor et prisnivå som den typiske småbarnsfamilien har råd til. Det nærmeste du kommer er en Mercedes B-klasse, men heller ikke den vil få deg til hytta på vinteren.

En fremtidig Tesla Model X vil gjøre susen, men prisen blir i utgangspunktet høy, og regjeringen har også varslet at de dyre elbilene snart vil miste sin avgiftsfrie status.

Les også: Tesla er den store taperen i forslag til nye bilavgifter

Har lett etter alternativ

Nærmest en samlet bilindustri har ment at elbilenes begrensninger på både pris, vekt og rekkevidde er så store at de har sett etter et alternativ.

Alternativet som nå er på vei er hydrogenbiler.

Hydrogen er universets mest vanlige grunnstoff, og det eneste utslippet en hydrogenbil har er utrolig nok rent vann. Mange har sett på dette omtrent som den "hellige gral" for fremtidens biler.

I tillegg er hydrogen bedre egnet for større biler fordi det skalerer langt bedre enn batterier. Faktisk er det i busser og lastebiler mange tror det vil slå best an.

Hydrogenbil er en elbil

I motsetning til hva mange tror, er ikke hydrogen et alternativ til elbiler - men det er et alternativ til batteriene i elbiler.

For mens en elbil bruker strøm fra batterier til å drive en elektrisk motor, genererer hydrogenbiler fortløpende strøm til den elektriske motoren gjennom en brenselcelle. Eller mer presist mange brenselceller.

I en brenselcelle reagerer ren hydrogen med et metall og oksygen fra lufta. Resultatet av dette er en elektrisk lading som elmotoren kan utnytte. Hydrogenet binder seg med oksygen, og "avfallsstoffet" er rent vann.

Vil du vite hvordan en brenselcelle fungerer? Se video og forklaring i denne artikkelen.

Ingen umiddelbare ulemper

Hydrogen fylles på bilens drivstofftank(er) på omtrent like lang tid som det tar å fylle opp en vanlig bensin/diesel-tank. Dermed har en hydrogenbil den samme "ubegrensede" rekkevidden som en tradisjonell bil har.

Det hele er ikke noe teknologisk hokus-pokus, men er en velkjent kjemisk reaksjon vitenskapen har kjent til siden 1830-tallet.

Det nye de siste årene er at en har klart å redusere størrelsen på prosessen slik at den faktisk får plass i biler - og at vi klarer oppbevare hydrogenen på en trygg og effektiv måte, noe som krever krever høyt trykk og lav temperatur.

Så hva er utfordringen?

En hydrogenbil er altså litt forenklet en elbil som drives av universets mest vanlige stoff, som ikke har andre utslipp enn vann - og som ikke har rekkeviddeutfordringer.

Utfordringen er at ren hydrogen - som en brenselcelle er avhengig av - ikke bare er noe som kan hentes ut fra luften sånn helt uten videre. Hydrogen er det mest reaktive grunnstoffet som finnes, og finnes naturlig nesten utelukkende bare i kjemiske forbindelser med andre grunnstoffer.

Å fremstille ren hydrogen krever derfor en ganske intens innsats. Det er i dag to vanlige måter å gjøre dette: Reformering av naturgass og elektrolyse.

En skitten og en kostbar metode

Det første er en lite klimavennlig prosess der metan (CH₄) omdannes til CO₂ og H₂. I dag er dette verdens mest vanlige måten å produsere hydrogen på.

Ved elektrolyse benyttes strøm til å omdanne helt vanlig vann (H₂O) til hydrogen (H₂) og oksygen (O). Forutsatt at du har "ren strøm", kan du dermed produsere hydrogen uten CO₂-utslipp.

Det som gjør elektrolyse ekstra spennende er at du kan lage "selvforsynte" hydrogenstasjoner. Alt som skal til for å at du kan sette opp en hydrogenpumpe på en eksisterende bensinstasjon, som aldri går tom for hydrogen, er å sette opp et kombinert hydrogenpumpe- og elektrolyseanlegg, og sette i strøm- og vannkabel.

Disse kan allerede kjøpes i dag.

Bruker mer strøm enn du får tilbake

Utfordringen her er at elektrolyse er en ganske energikrevende prosess. Selv om prosessene har blitt forbedret over de siste tiårene, er det fortsatt slik at du bruker mye mer strøm på å produsere ren hydrogen, enn du får igjen når hydrogenene kjøres gjennom en brenselcelle.

- Energieffektiviteten til lading av batteri er omtrent den dobbelte av å produsere hydrogen, sier direktør Bjørn Simonsen i NEL Hydrogen til Side3.

Bruker mye mer strøm som en vanlig elbil

Ifølge Simonsen bruker de mest effektive metodene for elektrolyse i dag rundt 50 kWh per produserte kilo hydrogen, og innen hydrogengassen er på tanken har man også brukt 10 kWh til på komprimering og kjøling. Totalt går det altså med 60 kWh per kilo produserte hydrogen.

Én kilo hydrogen er nok til å teoretisk genere 33 kWh energi, men i praksis klarer en brenselcelle å produsere 25 kWh. I tillegg genereres det varme som i prinsippet kan brukes til oppvarming av kupeen.

- Energitapet i prosessen er på ingen måte en showstopper – og selv om det har vært forbedringer på dette området de siste årene, er det strømprisen som er den avgjørende faktoren, deretter selve investeringskostnaden for teknologien. Energieffektiviteten fra energikilde til hjul på en elbil med batteri er omtrent den dobbelte sammenlignet med hydrogenbiler, sier Simonsen.

EPA i USA har sertifisert at Toyota Mirai med 5 kg hydrogen på tanken kan kjøre 501 km. Det betyr 100 km per kg hydrogen. Siden vi må bruke 60 kWh for én kilo hydrogen, bruker Mirai 6 kWh per mil.

Til sammenligning er Tesla Model S sertifisert til 2,35 kWh per mil, mens VW E-Golf er bruker 1,81 kWh per mil.

- Men nå er det heller ikke elbilene vi skal utkonkurrere, det er fossilbilene, påpeker Simonsen.

Kan bruke "gratis" strøm som ikke brukes

Dette betyr at hydrogen er en langt mindre effektiv måte å kjøre bil på enn en elbil, men det betyr ikke at hydrogen er uoverkommelig.

For det første har 6 kWh per mil, en ren strømkostnad som er vesentlig lavere dagens bensin og diesel. Men noe annet er kanskje enda viktigere:

- Den store fordelen med hydrogen kontra lading rett på batteri er at hydrogenet produseres både tids- og steds-uavhengig av når og hvor du fyller det på bilen. Det betyr at du kan produsere det i perioder med energioverskudd, og langt fra forbruker – og selge det på tid og sted som kunden ønsker, sier Simonsen.

Tilhengere av hydrogen fremholder at bruk av såkalt "overskuddskapasitet" i strømproduksjonen er det som gjør elektrolyse interessant.

Kan få betalt for å bruke strøm

Spesielt med ny fornybar strømproduksjon, oppstår det tidvis situasjoner der det produseres mye mer strøm enn det er behov for. Vindkraftverk produserer mest strøm når det blåser mye, ikke nødvendigvis når strømforbruket er på topp.

Flere ganger i år har det blitt produsert så mye strøm i Danmark og Tyskland, at kraftprisene ikke bare gikk i null - men faktisk i minus.

På det mest ekstreme fikk strømselskapene betalt opp mot 50 øre per kWh for strøm de klarte å levere til sine kunder. I årene fremover er det også planlagt enorm utbygging av litt uforutsigbar fornybar strømproduksjon.

Dermed kan hydrogenproduksjonen i prinsippet i stor grad foregå på tidspunkter der det produseres så mye strøm at en ikke vet hva man skal gjøre med den.

"Høna og egget"-problem

Foreløpig er derimot den store utfordringen at det bare finnes en håndfull fyllestasjoner i Norge. Alle ligger i Oslo-regionen.

Mens en elbil har fordel av utbygging av hurtigladestasjoner og ladepunkter, har de kunnet klare seg med vanlige stikkontakter. Hydrogenbilene er derimot helt avhengig av fylleinfrastruktur.

Frem til denne er på plass, er hydrogenbilene mer begrenset enn elbilene noen gang har vært. Kjører du en Tesla fra Oslo til Trondheim, kan du fylle opp når du går tom. Med en hydrogenbil må du i dag skaffe tauebil som kan få deg tilbake til Oslo.

Utfordringen er at oppstartkostnaden for en fyllestasjon fort er 15 millioner kroner, noe som er økonominsk vanskelig å forsvare når det knapt finnes hydrogenbiler på veien.

På en annen side vil aldri store mengder bilkjøpere satse på hydrogenbiler før de har et solid fyllenettverk.

En klassisk "Catch 22". Eller høna og egget om du vil.

Enova, som blant annet jobber med støtteordninger for hurtigladeinsfrastruktur til elbiler, sier til Side3 at de ikke sitter klare med konkrete støtteordninger for hydrogenstasjoner.

Kommuniasjonssjef Eiliv Flakne sier at de er positive til hydrogen generelt, men at de ikke kan bruke store mengder offentlige penger på støtte til infrastruktur før de ser at markedet faktisk omfavner teknologien.

Per dags dato er det bare et par titalls hydrogenbiler på veien i Norge.