Teknologin, klimatet och miljön

Arbete pågår hos Swerim i Luleå. Bild: Swerim.

Målen som driver utveckling

Tre svenska klimatmål motiverar satsningen på Swedish Hydrogen Development Center:

1

En helt fossilfri kraftproduktion 2040, framför allt genom att bygga ut den förnybara energin (vind och sol). Om det ska lyckas måste även elsystemets flexibilitet öka.

2

Fossiloberoende fordonsflotta i vägtrafiken 2030. I dag är cirka 80 procent av bränslena av fossilt ursprung och står för omkring en tredjedel av landets klimatpåverkan. Ska målet uppnås krävs en 70-procentig minskning av klimatutsläppen 2030 jämfört med 2005 års nivå.

3

Ett klimatneutralt samhälle 2045. Målet är att nettoutsläppen av växthusgaser då ska vara noll och att vi senare ska uppnå negativa klimatutsläpp. Industrin, främst basindustrin, står för en tredjedel av de totala klimatutsläppen i Sverige.

 

Intresset är stort

emissions greenhouse gasMålen är tuffa men elektrolys och förnybar vätgas kan göra skillnad genom att bidra till balansering av elnät, energilagring samt klimatneutrala transporter och industriprocesser. Men då behövs branschöverskridande samverkan för att hitta de optimala lösningarna. Trots framsteg på området återstår en rad utmaningar inom elektrolysteknik, vätgaslagring, applikationer för stationära industriprocesser, mobilitet och energisystemintegration.

Den goda nyheten är det stora intresset i frågan. Det illustreras genom ett antal större projekt som har initierats de senaste åren, inte minst i Sverige. Se exempel i högerspalten.

 

Målen som driver utveckling

Tre svenska klimatmål motiverar satsningen på Swedish Hydrogen Development Center:

1

En helt fossilfri kraftproduktion 2040, framför allt genom att bygga ut den förnybara energin (vind och sol). Om det ska lyckas måste även elsystemets flexibilitet öka.

2

Fossiloberoende fordonsflotta i vägtrafiken 2030. I dag är cirka 80 procent av bränslena av fossilt ursprung och står för omkring en tredjedel av landets klimatpåverkan. Ska målet uppnås krävs en 70-procentig minskning av klimatutsläppen 2030 jämfört med 2005 års nivå.

3

Ett klimatneutralt samhälle 2045. Målet är att nettoutsläppen av växthusgaser då ska vara noll och att vi senare ska uppnå negativa klimatutsläpp. Industrin, främst basindustrin, står för en tredjedel av de totala klimatutsläppen i Sverige.

 

Intresset är stort

emissions greenhouse gasMålen är tuffa men elektrolys och förnybar vätgas kan göra skillnad genom att bidra till balansering av elnät, energilagring samt klimatneutrala transporter och industriprocesser. Men då behövs branschöverskridande samverkan för att hitta de optimala lösningarna. Trots framsteg på området återstår en rad utmaningar inom elektrolysteknik, vätgaslagring, applikationer för stationära industriprocesser, mobilitet och energisystemintegration.

Den goda nyheten är det stora intresset i frågan. Det illustreras genom ett antal större projekt som har initierats de senaste åren, inte minst i Sverige.

Några exempel:

Kraft blir gas eller vätska

biofuels

Genom elektrolys och förnybar vätgas kan power-to-gas, P2G, bidra till balansering av elnät, energilagring och klimatneutrala transporter och industriprocesser.

I dag finns det i huvudsak tre olika teknologier för produktion av vätgas och syrgas genom vattenelektrolys:

  • I dag kommersiella tekniker: Alkaliska lågtemperatur (AEC) och polymer lågtemperatur (PEM) elektrolys . Det finns i dag ett tiotal olika europeiska företag som utvecklar och levererar kompletta lösningar på området.
  • På demonstrationsstadiet: Fastoxid högtemperaturelektrolys (SOEC).
  • Ännu på labbstadiet: Smältkarbonatelektrolys (MCEC).

Industrier (som stål-, kemi- cement- och pappers- och massaindustrin) har större punktutsläpp av koldioxid. Koldioxiden kan kombineras med förnybar vätgas för produktion av till exempel metan eller metanol. Då produkten är i form av en vätska, till exempel metanol, benämns tekniken vanligtvis power-to-liquid (P2L).

 

Vätgaslagring på flera sätt

wind and solar powerVätgas kan lagras i komprimerade behållare eller rörledningar, i förvätskad form, i metallhydrider eller kol eller under jord i saltformationer eller i metallklädda bergrum. Teknikerna varierar – för mindre mängder används vanligen komprimerade behållare, för mellanstora lager kan förvätskning vara ett alternativ och för större lager är underjordisk lagring det mest kostnadseffektiva alternativet.

Vätgas kan också lagras i form av andra bränslen/kemikalier, till exempel som metanol efter en reaktion med koldioxid (se under rubrik Power-to-Liquid) eller som ammoniak efter reaktion med kväve.

 

Forskning och innovationer

Elen och investeringen för elektrolysören är vanligtvis de tyngsta kostnadsposterna i ett P2G/P2L-system. Teknikleverantörernas fokus ligger därför i dag på att minska investerings- och driftkostnaderna genom att utveckla effektivare och billigare elektrodmaterial med längre livslängd.

Utvecklingen går också mot att optimera elektrolyssystemen med drift vid högre tryck/temperatur och mot betydligt större effekter för att passa industrins behov.

Stepwise

Detalj från Stepwise-anläggningen, en del av Swerims vätgasforskning.

Kompletterande mer grundläggande forskning, till exempel kring utveckling av nya elektrod- och/eller elektrolytmaterial men också systemforskning om P2G / P2L-system i stort, bedrivs i huvudsak hos akademin och forskningsinstitut.

Även när det gäller kostnadseffektiva och mekaniskt stabila vätgaslager finns ett behov av innovationer. I Sverige pågår forskning och utveckling kring storskalig vätgaslagring bland annat inom HYBRIT-projektet.

Det pågår också forskning kring vätgaslagring i mindre skala i form av metallhydrider och kolfiber.

 

Befintliga anläggningar

När det gäller kompletta P2G / P2L-anläggningar finns endast en kommersiell anläggning i drift i dag men runt om i Europa, främst i Tyskland, finns ett 40-tal demo- och pilotanläggningar.

Därutöver finns ett antal tankstationer med on-site vätgasproduktion – till exempel etablerades nyligen en i Mariestad. 

Nyligen annonserades också beslut om två större fabriker för förnybar vätgas från vattenelektrolys, varav en i Köln (Shell), samt en i norska Suldal (Alternative Investment Handelsgesellschaft Holding). De syftar antingen till en enstaka eller några få applikationer, till exempel produktion av vätgas som regler- och balanskraft, för injektion på distributionsgasnät eller för kombination med koldioxid för produktion av enstaka biodrivmedel eller kemikalier. 

RISE och Swerim har värdefull kompletterande expertis och nätverk och leder, deltar i eller har upparbetade kontakter med flera projekt och industrier som har beskrivits här ovanför.

Många projekt på gång

 

N

Projektet HYBRIT har Vattenfall inlett i samarbete med stålföretaget SSAB och gruvdriftsföretaget LKAB. Målet är att storskaligt producera och använda förnybar vätgas (cirka 10 TWh/år) för ersättning av fossil koks och kol i stålprocessen.

N

Liknande planer finns i Österrike och undersöks i EU-projektet European H2Future.

N

Ett annat viktigt projekt är Preems och Vattenfalls samarbete för att undersöka möjligheterna att använda vätgas (≥ 3 TWh H2/år) från förnybar elproduktion i tillverkningen av tre miljoner m3biodrivmedel 2030.

N

EU-projektet FReSMe syftar till att etablera och utvärdera en pilot intill SSAB:s stålproduktion i Luleå för generering av elektro-metanol från masugnsgas och förnybar vätgas från P2G. FReSMe leds i Sverige av Swerim där pilotanläggningen kommer att ligga.

N

LiquidWind planerar att etablera en produktionsanläggning för metanol från P2G och CO2 på Sveriges västkust, något som svensk kemiindustri har visat intresse för.

N

Swedegas och Region Gotland med flera planerar att bygga en P2G -demonstrationsanläggning för uppgradering av biogas till biometan på Gotland.

Pin It on Pinterest

Share This