Ett bergrum med vätgas för stålproduktion kan bli ett viktigt verktyg för effektbalans. Nu tas första spadtaget till HYBRIT:s pilotanläggning i Luleå med fossilfritt stål som mål. Vätgaslagret är en tänkt bonusaffär.

SSAB:s, LKAB:s och Vattenfalls vision om det fossilfria stålet närmar sig försiktigt verkligheten när HYBRIT-projektet går från förstudie till pilotfas. Onsdag 20 juni tas det första ”världsunika” spadtaget för en 940 kvadratmeter stor pilotanläggning på SSAB:s industriområde i Luleå̊. 2025 ska en större demonstrationsanläggning ta över stafettpinnen och 2035 kan processen vara fullskalig – har man tänkt.

Second Opinion vill inte vara sämre och tänker att långt där framme i horisonten kan det också tänkas att den framtida stålproduktionens stora energilager blir en ny resurs för Svenska kraftnäts strävan efter balans och flexibilitet i elnätet, oavsett om effektreserven efter 2025 kommer att upphandlas statligt eller enbart finnas som marknadsprodukt.

Varför vätgas?
Bakgrunden till HYBRIT-projektet är att 10 procent av Sveriges nationella utsläpp av koldioxid kommer från just stålindustrin. Dagens produktionsprocess kräver kol (koks) för att få bort syret ur järnmalmen. SSAB:s plan är att istället använda vätgas som reduktionsmedel för att kunna tillverka fossilfritt stål.

Den teknologiska grundprincipen är dock inte ny. Det unika är att SSAB och LKAB blir först i världen med att hitta överkomliga affärsmöjligheter i en så stor industriell omläggning som HYBRIT innebär, trots att investeringarna ligger i mångmiljardklassen. Samtidigt är det ett faktum att mycket av den industriella utrustningen runt stålproduktion ändå måste förnyas och uppgraderas då dagens miljötillstånd har tänjts till bristningsgränsen.

Därför vätgaslager
Konsekvensen blir ökande elektrifiering av stålproduktionen då vätgas tillverkas via elektrolys som kräver stora mängder el. En stor vätgasfabrik kommer därför att byggas. I samarbete med Vattenfall vill SSAB använda förnybar el från vind- och vattenkraft.

För att stålverket ska ha kontinuerlig tillgång till vätgas finns en idé om att också bygga ett stort lager med komprimerad vätgas inne i ett bergrum. Genom att använda tekniker för power-to-gas (P2G) kan vätgaslagret fyllas upp när det är elöverskott och låga elpriser. Stålproduktionen blir därmed oberoende av vädret och eventuell effektbrist i elnätet.

Mikael Nordlander

Vindkraften viktig
– Om ett vätgaslager löser ett problem och är bättre än att bygga nya transmissionsnät, då är det ju utmärkt, säger Mikael Nordlander. Han är Vattenfalls portföljchef för Industry Decarbonisation R&D, där HYBRIT men också samarbetsprojekt med Preem och Cementa ingår.

Mikael Nordlander vill dock förtydliga att vätgaslagret inte tar bort behovet att bygga transmissionsnät fram till stålverket, och vindkraften i norr spelar en stor roll för tänket runt lagret:

– Tvärtom behöver man ha stark försörjning till stålverket om man ska kunna ”gasa på” i överskottssituationer. Tanken är att om det byggs ut mycket vindkraft i norr så kan ett vätgaslager i norr också hjälpa till att balansera lokalt istället för långt bort, i södra Sverige, säger Mikael Nordlander.

Välkomnar alla
Frågan är om ett storskaligt vätgaslager också kan bidra till elnätets stabilitet genom att sälja el uppåt i nätet, som reservkapacitet i form av flexibilitets- eller balanstjänster. Rent tekniskt är inte power-to-gas-to-power (P2G2P) varken nytt eller problematiskt om bara viljan finns, det vill säga affärsmöjligheter vägd mot energiförlusterna. Second Opinions hypotes är att HYBRIT:s framtida vätgaslager kan fungera som en backup för elsystemet.

Hos Svenska kraftnät ligger vätgaslager i kraftsystemet inte överst på dagordningen. HYBRIT:s teknik är ännu inte validerad och systemoperatörens perspektivplaner måste fokusera mer på fakta än förhoppningar.

Tänka får man ändå göra och Anna Jäderström, enhetschef Balansering och reserver, är av princip positiv till energilager både med och utan vätgas. Traditionellt har vattenkraften stått för reservkapaciteten, påpekar hon, men i framtiden vill reserverna komma från många olika teknologier.

– Utmaningen blir att konkurrera på en marknad för balansreserver, men om ett vätgaslager kan vara kostnadseffektivt och annars uppfylla Svenska kraftnäts krav så ser jag goda möjligheter i att använda energilager. Vi ska vara teknikneutrala och kravställer inte produkter utifrån teknologin utan efter kraftsystemets behov, säger Anna Jäderström till Second Opinion.

Diskutabel hypotes
Mikael Nordlander tror på vätgaslagret som ett verktyg för reservkapacitet men är skeptisk till funktionen som P2G2P energilager.

– Nej, jag tror inte just på den funktionen fast ett vätgaslager kan spela olika roller. Å ena sidan blir lagret indirekt ett sätt för oss att säkerställa att elsystemet har plats för väderberoende kapacitet, och i det korta perspektivet kan et lager användas vid effektbrist och jobba som effektreserv så man kan koppla bort vätgasproduktionen från elnätet, säger Mikael Nordlander.

HYBRIT kommer dock inte att utreda P2G2P. Vätgaslagret som verktyg för reservkapacitet handlar framförallt om att hantera överskottssituationer och att minska eller helt koppla bort elektrolysörernas last i bristsituationer, enligt Mikael Nordlander.

Länken till industrin
Hittills har Vattenfall av olika orsaker inte haft någon större ”vurm” för vätgas, erkänner Mikael Nordlander, men skam den som inte kan ändra sig. Dagens vätgasteknologi är mångfaldig och många industriella applikationer seglar idag upp både internationellt och i Sverige, inte minst inom bioenergi och transport. Samtidigt har Vattenfall omdefinierat sina industrikunder till samarbetspartners och därmed utvidgad sin egen roll från att enbart vara energileverantör. Enligt Mikael Nordlander kan vätgasen vara ”den nya länken mellan Vattenfall och industrin”.

– I Sverige har storskalig vätgas från el aldrig varit någons kärnaffär. För att få det att hända måste det finnas ett samarbete och det har vi upprättat genom HYBRIT. Resten handlar om industriell mognad eller affärsmognad, som att få fram rätt mängd elektrolysörer på ett rationellt sätt. Det är samma typ av mognadsprocess som solcells- eller vindkraftsindustrin under senare år har genomgått, säger Mikael Nordlander.

* * *

Onsdag 20 juni tas första spadtaget till den världsunika pilotanläggningen för  HYBRIT (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology), SSAB:s, LKAB:s och Vattenfalls initiativ för fossilfritt stål. Statsminister Stefan Löfven medverkar som talare. På plats finns också vice statsminister Isabella Lövin, HYBRIT:s vd Mårten Görnerup, SSAB:s koncernchef Martin Lindqvist, LKAB:s koncernchef Jan Moström och Vattenfalls koncernchef Magnus Hall.

Två piloter: HYBRIT ska dels genomföra pilotstudier av direktreduktion av järnmalmspellets med vätgas och efterföljande nedsmältning i ljusbågsugn och dels pilotstudier av fossilfri tillverkning av järnmalmpellets. ”De båda projekten ses som nästa avgörande steg för järn- och stålindustrins omställning mot minskade utsläpp av växthusgaser och av vikt för att bidra till Sveriges mål om nettonollutsläpp av växthusgaser 2045”, skriver Energimyndigheten här.

15 terawattimmar: Fossilfri stålproduktion kräver mycket vätgas och därmed mycket el. Framtida elförbrukning för svensk vätgasbaserad stålproduktion beräknas till mellan 15 och 20 TWh per år, lika mycket som dagens totala svenska vindkraftsproduktion (som 2017 låg på 17 TWh). Hur en så stor förbrukning kommer att påverka kraftsystemet är idag ovisst. Till det finns för många osäkra faktorer, som till exempel kommande vindkraftsutbyggnad, vattenkraftens effekthöjning och vilka flexibilitets- och balanstjänster som ska finnas framöver.

Debatt: På Sveriges Radios hemsida finns några intressanta resonemang av Mikael Nordlander, Vattenfalls portföljchef för HYBRIT inom forskning och utveckling, i polemik mot Björn Karlsson, professor emeritus i energisystem vid Linköpings universitet. Nordlander och Karlsson pratar bland annat om kapacitetsutmaningen sett ur elkundens prisperspektiv. Karlsson menar också att 15 TWh ny förbrukning kan slå undan benen på svensk elexport och därmed öka EU:s kolanvändning, något Nordlander bestrider.

Luleå Tekniska Universitet har gjort studiebesök på SSAB i Luleå och publicerat flera intressanta bilder inifrån stålverket varifrån Second Opinion har lånat bilden överst. Foto: Richard Renberg.