KTH Energiplattform höll workshop med fokus på vätgasens roll som integrerad del av energisystemet

Under en heldag diskuterades både pågående forskningsprojekt och utvecklingen av svenska industriprojekt inom vätgas. Dagen inleddes med två keynote-presentationer av Göran Nyström, senior rådgivare vid Ovako och partner vid FerroSilva, samt Mikael Nordlander, chef för Industry Decarbonisation på Vattenfall.

Nyström gav en inblick i utvecklingen av Ovakos vätgasanläggning i Hofors  som är först i världen med att värma stål med fossilfri vätgas. Vid Ovakos anläggning i Hofors ersätts LPG, eller flytande petroleumgas, med en lokalt producerad vätgas. Projektet inleddes 2020 och i dag ger vätgasen samma effekt som LPG.

Utvecklingen har skett i samverkan med Energimyndigheten med finansiering från EU:s Recovery and Resilience Facility (RRF) och även inneburit en omfattande digitalisering av verksamheten. Ett stort antal sensorer gör det möjligt med en smart och flexibel styrning av anläggningen. Sedan invigningen 2023 har anläggningen tagits i drift stegvis och i dag finns full flexibilitet mellan vätgas och LPG. Satsningen har gjorts tillsammans med partners som Volvo Group, Hitachi Energy, H2 Green Steel och Nel Hydrogen. 

Göran Nyström betonade att målet var att skapa en anläggning som fungerar i symbios med det omgivande samhället, och allt från transporter till vindkraftsproduktion. Han betonade också vikten av fler satsningar på fossilfri industriell värme för att minska samhällets koldioxidutsläpp.

Behov av fler lagringsanläggningar

Nästa keynote hölls av Mikael Nordlander, chef för området Industry Decarbonisation på Vattenfall, som visade den stora potentialen som vätgastekniken har som energikomplement i dagens industriella processer. Här lyfte han behovet av fler lagringsanläggningar för vätgas och visade upp resultat från tester av HYBRIT:s vätgaslager i Luleå. Efter att lagret tagit i drift kunde man visa hur den rörliga kostnaden för vätgasproduktion kan minska med upp mellan 25-40 procent även när elpriset är lågt.

Pilotanläggningen har byggts med hjälp av bland annat kunskap från KTH:s avdelning för jord- och bergmekanik , med stöd från Vattenfall, SSAB och LKAB samt Energimyndigheten.

Nu planeras ett fullskaligt vätgaslager vid HYBRIT som potentiellt kan rymma cirka 120 000 kubikmeter vätgas. Den mängden vätgas räcker till för att driva ett fullstort stålverk i upp till fyra dagar.

Stora satsningar i norr

Därefter följde en presentation av forsknings- och kunskapssatsningen Centre for Hydrogen Energy Systems Sweden ( CH2ESS ) vid Luleå tekniska universitet, LTU. Joakim Lundgren, professor i energiteknik vid LTU, gästprofessor vid KTH samt vice verksamhetsledare för CH2ESS gav först en inblick i de många industrisatsningar som pågår i norra Sverige inom vätgas. Han lyfte allt från utvinning av fosfor för jordbruket till utvinning och brytning av grafit och sällsynta jordartsmetaller för batterier. Han betonade det stora energibehov som norra Sverige står inför i framtiden.

CH2ESS tar ett helhetsgrepp på forskning och utveckling av vätgassteknik och är involverade i drygt 25 forskningsprojekt. Dessutom bidrar man till LTU:s MOOC-utbildningar, onlinekurser som är kostnadsfria och kan påbörjas när som helst, samt till uppdragsutbildningar och fristående kurser. CH2ESS MOOC om vätgas har hittills haft över 400 deltagande studenter från hela världen.

Lundgren lyfte några av projektet inom CH2ESS, bland dem en förstudie om vätgasinfrastruktur runt Bottenviken ; Hydrogen Safety and Improved Permit Processes, H2SIPP , samt FINAST – fossilfritt stål för en grönare framtid.

Inom ramen för CH2ESS utvecklas även LTU Green Fuels  som är en pilotanläggning för förgasning av olika slags bioprodukter till syntetgas och gröna bränslen. Fredrik Granberg är projektledare vid LTU Green Fuels. Han berättade hur anläggningen kan bli viktig i den pågående omställningen eftersom den tar ett helhetsgrepp om hela värdekedjan, från produktion till användning i olika transportslag. 

Här ingår även uppförandet av en testbädd för elektrolys i megawattskala: H2Labs , som byggs i omedelbar närhet till LTU Green Fuels. H2Labs öppnar för storskaliga tester för att bygga mer kunskap om elektrolys i ett kallt klimat och blir möjlig att använda för forskning och utbildning. 

Efter en kort paus tog Teodor Elmfeldt, forskningsingenjör vid KTH, vid för att berätta om projektet ”Sector-coupling Green Hydrogen to Electrify Steel Production” . Här tas ett systemperspektiv på Ovakos anläggning i Hofors för att undersöka vilka systemfördelar  som den kan ge elnätet, men även fjärrvärmesystemet och transportersektorn.

I projektet analyseras dagens anläggning tillsammans med en framtida utbyggnad för att visa vilka kostnadsbesparingar och utsläppsminskningar som är möjliga. Dessutom visas konkreta systemfördelar och sektorkopplingar som gör det möjligt att leverera stödtjänster till elnätet, producera vätgas till låg marginalkostnad för vätgasdrivna lastbilar och bidra med spillvärme till fjärrvärmenätet.

Detta är en förstudie ledd av KTH i samarbete med Ovako samt partners Hitachi Energy och Volvo Trucks, som finansierats av Vinnova.

Vätgasens roll i mikronät

Därefter följde en presentation av Qianwen Xu, docent och forskningsledare för Intelligent Sustainable Grid (ISG) Lab vid KTH. Hon utvecklar nya sätt att reglera mikroelnät: små lokala elnät med flera energikällor, som vindkraftverk, solceller och bränsleceller. Qianwen Xu pekade på vätgasens roll i dessa system, bland annat som teknik för energilagring och balans. Särskilt har hon fokuserat på arktiska samhällen för att visa möjligheterna med förnybar energi och vätgas.

I flera projekt har olika elektrolystekniker och bränsleceller testats med målet att utveckla ett hållbart system med hög effektivitet och lång livslängd. Särskilt har man visat skillnader mellan alkalisk elektrolys och elektrolys med protonbytarmembran (PEM). Forskningen har belönats i tävlingen Nordic Energy Challenge.

Nästa presentation gavs av Klas Engvall, professor och avdelningschef för KTH:s avdelning för processteknologi. Han bjöd på en översikt av projektet BIO-FlexGen  där KTH bidrar i flera delar, bland annat tillsammans med RISE.

BIO-FlexGen är ett EU-projekt som fokuserar på att utveckla processer för förgasning av biomassa för att producera vätgas. Målet är att utveckla ett flexibelt värme- och kraftverkssystem som ska kunna växla mellan värme– och vätgasproduktion beroende på årstid.

Hybrikdteknik för vätgasproduktion

Efter honom presenterade föreståndare Göran Lindbergh forskningscentrumet PUSH  som strävar mot en effektivare vätgasproduktion med hjälp av både nya metoder och material. Här utvecklas bland annan en hybridform av elektrolysteknik som med flera fördelar. Tekniken kallas Anion Exchange Membrane Water Electrolysis (AEMWE) och kan bli både mer kostnadseffektiv och hållbar än dagens system.

PUSH var bland de första forskningscentrum som fokuserade på vätgas i Sverige och här bedrivs forskning kring såväl produktion som lagring, distribution och bränsleceller. Målet är att bidra till en mer hållbar vätgasproduktion som kompletterar energisystemet i övrigt.

Nätverkslunch knöt deltagare samman

Under lunchen gavs tillfälle till gruppdiskussioner mellan deltagarna. I tre olika grupprum fokuserades på forskning och utveckling hos LTU, KTH och Ovako. Diskussionerna under lunchen betonade bland annat behovet av ett systemperspektiv där vätgasen används som en av flera tekniker i energisystemet. Samt de karriärmöjligheterna som öppnas med en bredare användning av vätgas. Här gjordes även jämförelser mellan Tyskland och Sverige med ett konstaterande att industriföretag kommer att etablera sig på den plats där energin finns tillgänglig.

Ett panelsamtal avslutade dagen och där deltog Lina Bertling Tjernberg, KTH; Göran Nyström, Ovako; Mikael Nordlander, Vattenfall; Cecilia Wallmark, föreståndare för CH2ESS vid LTU samt Jazaer Dawody, senior handläggare vid Energimyndigheten. Moderator var KTHs Teodor Elmfeldt.

Här diskuterades vätgasens roll i ett systemperspektiv med en uthållig energiförsörjning i fokus. Bland annat lyftes vätgasens roll som energilager i form av långsträckta pipelines som kan knyta samman olika anläggningar med skilda behov.

Även flera utmaningar betonades, särskilt inom finansiering där det i dag finns flera osäkerhetsfaktorer som gör att finansiärer tvekar inför nya satsningar. Fortfarande återstår steget till masstillverkning av elektrolysrör vilket även det skapar hinder för vidare investeringar. Dessutom finns även ett stort behov av kompetens hos en bredare grupp, betonade panelen.

Panelen tog även upp behovet av de olika formerna av vätgas och paneldeltagarna menade att den gröna vätgasen bör ges företräde över de fossilbaserade då den är ett mer hållbart val i ett mer långsiktigt perspektiv. Trots det så såg panelen en ökad användning av den blå fossilbaserade vätgasen, särskilt i länder som historiskt varit stora oljeexportörer. 

Samtidigt tjänar inte utveckling på en begränsning i valet av energislag. För att lyckas hantera klimatomställningen är det viktigt med en öppenhet inför användningen av den teknik som fyller sitt syfte bäst i varje enskilt fall.

Panelen efterlyste avslutningsvis fler satsningar på ytterligare vätgaslager i landet. Även om sådana investeringar är mycket kostsamma så bär de med sig stora fördelar i form av ökad kostnadseffektivitet och flexibilitet när det gäller att utveckla vätgasens roll i energisystemet.

Text: Magnus Trogen Pahlén
Foto: Fredrik Persson