Vätgasen i norr

Större central för gashantering. Bild: Gasgrid Finland

Det tycks klart att den svenska stålindustrin runt Bottenviken behöver vätgas för stålframställning, om den gröna omställningen ska bli av. Andra intressenter kan tänkas vilja ha vätgas för uppvärmning och andraindustritillämpningar. Men hur ska man skaffa vätgas på ett effektivt sätt? Finns metoder för framställning med hög verkningsgrad? Hur ska gasen lagras och transporteras? Kan Sverige och Finland dela på resurserna?

Av Jörgen Städje

Att planerna för vätgas i norr redan utkristalliserats blev uppenbart vid en presskonferens 22 april 2022, när företagen Gasgrid Finland och Nordion Energi lanserade projektet Nordic Hydrogen Route. Projektets huvuddrag och vinster Projekt Nordic Hydrogen Route har ett antal mål. Främst handlar det om den gröna omställningen som Sverige åtagit sig att delta i och att projektet ska ge regionen energioberoende och skapa energimässig motståndkraft i Europa. Vätgasen ska ersätta fossila bränslen, som både stör miljön och som det av olika anledningar har börjat bli kärvt att få tag på i Europa. Allt eftersom Europa vandrar mot vindkraft, som bara fungerar slumpmässigt, måste det finnas ett sätt att lagra energin och då är vätgasnätet en utmärkt metod.

Den nordiska energisäkerheten kan förbättras genom eliminering av import av fossila bränslen, särskilt efter vad som hänt i Ukraina.

Avsikten med projektet är att vätgasen ska bli det nya framtidsbränslet. Män tänker sig att bygga 1000 kilometer underjordisk pipeline till en kostnad av ungefär 36 miljarder kronor. Utbyggnaden finansieras huvudsakligen av europeiska pensionsfonder, men EU har dessutom allokerat 430 miljarder Euro för vätgasbranschen. Nordion Energi menar att det hela borde vara en ekonomisk angelägenhet för svenska staten, och slutligen även energimarknaden. Oavsett hur det blir med det, avser EU att ett nät för gashandel ska öppnas år 2030.

Nordion Energi består av bland andra Swedegas och Weum som arbetar med infrastruktur och klimatneutral distribution av gas. Swedegas är ett infrastrukturföretag som äger det svenska stamnätet för gas i sydvästra Sverige och Weum är landets största gasdistributör. Tillsammans har man nästan 40 000 kunder inom industri, företag, energibolag, kommersiella fastigheter och privata hushåll. Nu har man alltså för avsikt att expandera i Norrland och börja ägna sig åt utvinning och distribution av vätgas.

Grön industrialisering

Regeringen menar att Sverige ska skapa nya arbetstillfällen i norr via den gröna omställningen och den ökande energisektorn, med mera vindkraft, på land och hav.

Avsikten med projektet är därför att attrahera mera industri, såväl svensk och finsk som internationell. Samtidigt finns en stor potential för utbyggnad av vindkraften eftersom industrin i området spås få ett energibehov av 65 TWh per år, vilket är ungefär samma energimängd som Finlands hela årliga elproduktion. Man tror på nya investeringar och nya jobb och hoppas samtidigt på export av vätgas till EU.

Detta banar väg för en framväxande energiintensiv industri i Norrbotten. Framställning av konstgödsel drar mycket energi, liksom pappersindustrin. Sedan tillkommer järnverken som vill kunna framställa järn och bara släppa ut vattenånga ur masugnarna.

Hur ska gasen och elen distribueras?

Sverige har redan en bra industriell infrastruktur i norr, med låga CO2 -utsläpp. Det finns gott om vind, som kan användas till samhällets fördel.

Men då måste elnätet moderniseras och struktureras om. Det skapades för ett annat ändamål än energislukande industri i norr. Dessutom måste motståndskraften mot störningar förbättras. Ett sätt att göra detta är att använda vätgasnätet som lagringsstruktur och buffert för energi, vilket dessutom är en bra grund för vindkraften, som är slumpmässig.

Var ska vätgasen skapas? Man har alternativen att dra kraftledningar till större vätgasfabriker, eller elektrolysera vätgas direkt vid vindkraftverken? Vilket man väljer kommer att bero på miljön runt omkring. Vid vindkraftsparker ute till havs blir det sannolikt enklare att skapa vätgasen vid kraftverken, medan det är tvärt om på land. Det verkar vara 2-4 gånger billigare att transportera samma mängd energi som gas, än som el, infrastrukturen inberäknad.

Lagringen kan vara ett problem, eftersom vätgasmolekyler är så små att de slinker ut genom mindre hål än exempelvis metan. Men vätgas är inte en växthusgas, så ett utsläpp är inte så farligt för miljön.

Projektet har som mål att bygga 1000 kilometer nedgrävd pipeline, från Örnsköldsvik till Vaasa i Finland. Ledningen ska inte synas ovan jord, utan lantbruk etc ska kunna fortgå som vanligt. Rördiametern avses bli 122 centimeter och gasen framförs med ett tryck på mellan 50 och 60 bar, ett tryck som är helt normalt i kontinentala metangasnät.

bild

Transport och export

I Europa är vi vana att dela energi. Se bara på det sameuropeiska elnätet ENTSO-E som transporterar elkraft över hela EU. Utom till Sverige och Norge då, som ändå är för bundna med kontinenten med likspänningsförbindelser och därmed kan handla med el med hela EU. Avsikten med vätgasprojektet är att skapa ännu tätare integration i EU.

Ska Europa utveckla ett eget vätgasnät? EU tänker i den riktningen och det nya nätet avses existera tillsammans med det befintliga metangasnätet. Metangasen kan, av kända skäl behöva förändras till ekologiskt framställd gas. Man tror också att en del av metangasnätet kan konverteras till vätgas.

Det finns en exportmöjlighet från Sverige.

Tyskland kommer att ha en enorm aptit på vätgas. Baltländerna kan behöva vätgas istället för rysk gas. Från början kommer det inte att finnas pipelines ned genom Sverige och Finland, så hur ska gasen transporteras? Tåg? Lastbil? Pipeline blir alltid billigare, men tåg blir initialt snabbare. I vilket fall som helst gäller detsamma som för all tillgång och efterfrågan: konkurrensen på marknaden för gasproduktion tänks få ned priserna.

Fördelar och nackdelar

Den stora fördelen är att råvaran, havsvatten, är gratis och finns i oändlig mängd. När man bränner vätgasen blir den till vatten igen. Den andra stora fördelen är att man kan lagra vätgasen (alltså energin) när det inte blåser. Vindkraft är inte direkt någon kontinuerlig form av energi, men själva vätgasnätet kan fungera alldeles utmärkt som langringstank. Då är det sämre med verkningsgraden i processen att elektrolysera vatten till vätgas.

Man kan tänka sig ett antal driftfall där vätgas elektrolyseras och används för industriell drift. Men det gäller att väga dessa fall mot metoden med direktdrift med el.

Vätgas framställs ur vatten genom elektrolys, alltså att vattnet sönderdelas i väte och syre, varefter man släpper ut syret i atmosfären och tar vara på vätet. Men processen har inte fantastiskt hög verkningsgrad. En restprodukt blir således värme. All elektrolys i någon större skala förutsätter att det finns en förbrukare av den överblivna värmeenergin, som ett fjärrvärmenät. Annars är energin bortkastad. Om temperaturen blir för låg kan den behöva ökas med en värmepump.

bild
Man kan tänka sig ett antal driftfall där vätgas elektrolyseras och används för industriell drift. Men det gäller att väga dessa fall mot metoden med direktdrift med el.

Bilden ovan visar några driftfall där vätgas skapas ur havsvatten och sedan distribueras till olika användningsområden. I diagrammet jämförs med verkningsgraden för konventionell drift med direktverkande el. I fallet att driva en elgenerator med ånga blir det mycket värme över, som kan användas till exempelvis fjärrvärme. Teoretiskt skulle det gå att få mycket hög verkningsgrad vid förbränning av vätgas tack vare den höga förbränningstemperaturen, men samtidigt är det för höga temperaturer för att kunna hanteras enkelt. Att konvertera tillbaka vätgas till el, visar sig vara helt bortkastat på grund av den låga verkningsgraden. Naturligtvis gäller inte detta järnverken där vätgasen används för att reducera bort oxiden ur järnmalm. Där kan man inte tala om en enkel verkningsgrad.

Tidsskalan

Så här tänker sig projekt Nordic Hydrogen Route att utvecklingen ska se ut framöver. EU avser att ha en öppen vätgasmarknad år 2030.

Projektet är indelat i tre faser, där den första fasen avser arbete med att undersöka marknaden, försöka få fram alla konstruktionsproblem, bestämma rörtyper och dimensioner, hur gasen lämpligen ska lagras, samt att arbeta med standardisering och utveckling. Det gäller också att hitta olika affärsmodeller för att göra projektet lönsamt och intressant för industrin. En del av detta består i att öka befolkningens medvetenhet om gas och gasdrift. Slutligen handlar det om att skaffa lämpliga tillstånd för utbyggnaden. Tillståndsprövning drar som bekant ut på tiden i Sverige.

Den andra fasen går ut på att ordna alla tillstånd och göra en kostnadsanalys som tillfredsställer alla. I den tredje fasen tar man ett slutligt beslut om konstruktionsstart och ansöker om EU-pengar under Clean Hydrogen Alliance.

Den fjärde fasen tar egentligen aldrig slut utan innebär att vätgasmarknaden öppnas i hela EU, där vi förhoppningsvis kan sälja gas till gashungriga länder, till marknadsmässiga priser. EU-kommissionens målsättning för den europeiska vätgasmarknaden är en omsättning av 20 megaton väte redan år 2030.

Framtiden Utvecklingsgruppen pekade på ett intressant problem, nämligen bristen på gaskunniga tekniker, såsom civilingenjörer och doktorander från svenska högskolor. Det beror givetvis på att Sverige aldrig varit ett ”gasland” utan alltid varit elektrifierat, sedan början av 1900-talet. Vi har kunnigt folk inom elkraft och kärnkraft, men inte inom gaskraft. Här kommer ansvaret att vilka tungt på det svenska utbildningsväsendet. 

bild

Läs mer HÄR!

bild