Flytande vätgas i flyg: kylning, lagring och AI-styrning

62% användbart bränsle i ett vätgassystem. Det är vad forskare bakom ett nytt kryogent systemkoncept för flyg rapporterar när de optimerar hela kedjan – inte bara tanken. Den siffran (en gravimetrisk index på 0,62) är mer än en teknisk detalj. Den säger att vi börjar närma oss den typ av vikt- och effektbudgetar som faktiskt kan göra vätgasflyg praktiskt för regionaltrafik.

Det här spelar extra stor roll vintern 2025. Flygbranschen pressas från flera håll samtidigt: hårdare klimatkrav, fortsatt efterfrågan på resor, och en energimarknad där el- och bränslepriser kan svänga snabbt. För svensk och nordisk kontext handlar det inte bara om att ”byta bränsle”, utan om att bygga en energikedja som funkar från produktion av grön vätgas till drift i kalla miljöer och infrastruktur på flygplatser.

I vår serie AI inom energi och hållbarhet passar detta perfekt: här möts energilagring, energieffektivisering och smart styrning. Jag tycker dessutom att det mest intressanta inte är själva vätgasen – utan hur man får ett helt system att bete sig stabilt under start, kryssning, inflygning och nödlägen. Det är exakt där AI och avancerad reglering har sin tydligaste roll.

Varför kryogen vätgas är svårt – och därför relevant

Kärnproblemet är volym och temperatur. Vätgas har hög energimängd per kilogram, men låg densitet. För att få med tillräckligt mycket ombord behöver den ofta lagras som flytande vätgas vid cirka -253°C. Det ställer tuffa krav på tankar, isolering, rör och säkerhetssystem.

Om man bara optimerar en komponent i taget blir resultatet lätt ”bra på papperet, dåligt i verkligheten”. En superlätt tank som kräver tunga pumpar och extra kylsystem kan ge sämre totalvikt än en något tyngre tank med smartare kringutrustning. Det här är en klassisk fälla i energisystem.

Det nya angreppssättet är systemoptimering. Forskarna beskriver hur de inkluderar allt som krävs för att bränslet ska vara användbart: tankstruktur, isolering, värmeväxlare, cirkulationskomponenter och arbetsmedier. När man räknar så blir det tydligt vad som är viktigast att förbättra.

En siffra att ta med sig: gravimetriskt index 0,62

Den rapporterade optimeringen landar i ett gravimetriskt index på 0,62, alltså att 62% av systemets vikt är användbar vätgas.

När du flyttar fokus från ”tanken” till ”hela bränslesystemet” dyker de verkliga vikttjuvarna upp – och då går de att jaga.

Det här är också ett bra exempel på hur energiteknik ofta utvecklas: inte genom en magisk komponent, utan genom att många ”helt okej” delsystem integreras smart.

En integrerad idé: vätgasen är både bränsle och kylmedium

Nyckelinsikten är att flytande vätgas kan göra dubbel nytta. I det föreslagna upplägget används den extremt kalla vätgasen inte bara som bränsle till bränsleceller och turbiner, utan också som inbyggd kylning för kritiska elsystem ombord.

För ett hybrid-elektriskt flygplan (i studien dimensionerat för omkring 100 passagerare) finns stora värmeflöden i komponenter som:

• generatorer (inklusive supraledande generatorer)
• elmotorer
• kablage
• kraftelektronik (invertrar, omriktare)

Om man lägger till ett separat kylsystem blir det mer vikt, fler felkällor och ofta sämre verkningsgrad. Här leds i stället vätgasen genom stegvis ordnade värmeväxlare. Den tar upp spillvärme, värms kontrollerat och når till slut rätt temperatur/tryck för att matas in i bränslecell och turbin.

Stegvis värmeväxling – ett upplägg som gynnar effektivitet

Poängen med sekvensen är att matcha temperaturzoner. Först kyls komponenter som fungerar bäst nära kryogena temperaturer (t.ex. supraledande kablar/generatorer). Sedan går flödet vidare till varmare komponenter som motorer och kraftomvandlare.

Det här ger två direkta vinster:

1. Mindre hårdvara (färre separata kylkretsar)
2. Bättre totalverkningsgrad (spillvärme används ”på vägen” för att konditionera bränslet)

För energinördar: det här är samma tänk som i industriell värmeintegration och pinch analysis – fast i flygmiljö med extrema temperaturer och krav på redundans.

Pumpfri distribution: tryckstyrning i stället för pumpar

Den mest praktiska frågan är ofta den enklaste: hur flyttar du flytande vätgas säkert genom ett flygplan utan att lägga till tunga, känsliga pumpar som samtidigt riskerar att värma bränslet?

Forskarna föreslår ett pumpfritt flödeskoncept där tanktrycket används som ”motor” för massflödet. Trycket regleras med två mekanismer:

• man kan öka trycket genom att injicera vätgas från en högtryckscylinder
• man kan minska trycket genom att ventilera bort vätgasånga

I simuleringar klarar systemet upp till 0,25 kg/s i levererat vätgasflöde, vilket kopplas till en elektrisk effekt på 16,2 MW under start eller ett nödläge (t.ex. go-around).

Det här är egentligen en reglerfråga (och där AI passar)

När flödet styrs via tryck blir kvaliteten på regleringen avgörande. Du vill ha rätt flöde vid rätt tid, utan instabilitet, onödiga ventförluster eller temperaturavvikelser.

Här ser jag en tydlig koppling till AI inom energi och hållbarhet: den här typen av system är en dröm för modellbaserad styrning och maskininlärning.

AI kan bidra på tre konkreta nivåer:

1. Prediktiv styrning (MPC): använda flygprofil, väder, last och effektbehov för att planera tryck- och temperaturbanor i förväg.
2. Digital tvilling: en realtidsmodell som kontinuerligt jämför förväntat beteende med uppmätt, och varnar innan problem eskalerar.
3. Anomalidetektion: upptäcka tidiga tecken på isoleringsförsämring, mikro-läckage eller värmeväxlarfouling via sensormönster.

Poängen är inte att ”AI styr allt”. Poängen är att AI kan minska marginalerna utan att minska säkerheten, vilket i flyg i praktiken betyder lägre vikt och högre effektivitet.

Vad krävs för att vätgasflyg ska bli skalbart i Norden?

Teknik i luften räcker inte. För att vätgasdrivet regionalflyg ska bli mer än demonstratorer måste energisystemet runtomkring vara robust. I Sverige och Norden finns unika förutsättningar (bra tillgång till fossilfri el) men också praktiska hinder.

Infrastruktur: flytande vätgas är en logistikutmaning

Flytande vätgas kräver:

• kryogena lagertankar på marken
• säkra transferprocedurer
• avkokshantering (boil-off)
• standarder och utbildning

Samtidigt kan en del flygplatser bli ”energinoder” där vätgasproduktion och lagring samspelar med elnätet. Det ligger nära hur vi redan pratar om sektorkoppling: el → vätgas → transport.

Säkerhet och certifiering: systemtänk är en fördel

Ett integrerat system kan faktiskt förenkla säkerhetsargumentationen om det minskar antalet delsystem och gränssnitt. Men det kräver tydlig redundans: sensorer, ventiler, fail-safe logik och rigorös validering.

Det är också här AI måste behandlas moget. AI i säkerhetskritiska system kan vara helt rimligt, men bara om:

• modellen har tydliga begränsningar
• beslut går att spåra (”varför gjorde systemet så?”)
• det finns fallback-strategier

Jag har sett för många projekt där man ”lägger på AI” sent. För flyg (och energi) måste AI designas in från början – som en del av arkitekturen.

Praktiska lärdomar för energibolag och industriföretag (även om du inte jobbar med flyg)

Det här är en mall för hur man bör bygga framtidens energisystem. Du kan ta med dig flera principer till allt från vätgasnav i hamnar till batterilager i fastigheter.

1) Optimera på systemnivå – annars jagar du fel vikt

Om du bara optimerar tanken, batteriet eller elektrolysören missar du ofta det som äter budgeten: kringutrustning, kylning, styrning och redundans.

2) Gör termisk hantering till en del av energidesignen

Värme är inte ett avfall. Det är en resurs och en begränsning samtidigt. Bra värmeintegration kan minska både CAPEX och OPEX.

3) Styrning är en energifråga, inte bara automation

Reglering påverkar förluster, slitage, säkerhetsmarginaler och dimensionering. När energisystem blir mer dynamiska (mer förnybart, mer flexibilitet) blir styrningen lika viktig som hårdvaran.

4) AI ger mest värde i drift, inte i PowerPoint

Värdet kommer när AI kopplas till mätdata, underhåll och verkliga beslut:

• prognoser av effektbehov
• optimering av driftpunkter
• tidig felupptäckt
• bättre nyttjandegrad av dyr utrustning

Nästa steg: från simulering till prototyp – och varför det påverkar 2026–2030

Studien är en design- och simuleringsinsats, och nästa steg är experiment. Det är helt rätt ordning. Kryogena system har alltid ”överraskningar” när de går från modell till rigg: materialbeteenden, vibrationer, värmeläckage, sensorproblem.

Om prototyperna bekräftar prestanda öppnas en realistisk väg mot regionala nollutsläppskoncept där vätgas inte bara driver flyget utan också förbättrar effektiviteten genom kylning. För tidslinjen 2026–2030 betyder det att diskussionen kan flytta sig från ”om” till ”hur snabbt” vissa delsystem kan industrialiseras.

Samtidigt ser jag en tydlig möjlighet för svenska aktörer: AI-kompetens inom energioptimering, digitala tvillingar och tillståndsövervakning är redan stark här. Att paketera den kompetensen mot vätgas- och kryogena system (i flyg, industri och infrastruktur) är ett logiskt nästa steg.

Det lämnar oss med en mer intressant fråga än om vätgas ”kommer vinna”: vem bygger de smarta, säkra och optimerade energisystemen som gör vätgas användbar i praktiken?

Vill du diskutera hur AI kan användas för optimering, driftövervakning och säker styrning i vätgas- eller energilagringssystem? Det är ofta i kravbilden och arkitekturen de stora vinsterna går att hämta.