Vätgasproduktion med elektricitet från vindkraft eller solpaneler innebär höga kostnader, skriver Mikael Ros. Produktion med kärnkraft blir billigare eftersom man också kan använda värmen från reaktorerna.
Före det ryska anfallskriget mot Ukraina kostade vätgas tillverkat från naturgas (metan) $1,50/kg i USA [1] och mycket mer i Europa, och i båda fallen släpps koldioxid ut i luften. I Europa låg priset på naturgas under flera år på 10 – 20 €/MWh, men ökade till €320/MWh i augusti 2022 och har nu gått ner till ca €38/MWh. [2] I USA har priset rört sig på liknande sätt och är nu ca $2.34/MMBtu eller ca €9/MWh [3]
Om man får vätgas utan koldioxidutsläpp till låg kostnad kan man producera ammoniak, konstgödsel, men även metanol och syntetiskt bränsle för flyg och bilar till konkurrenskraftiga priser. Koldioxiden till bränsle kan tas från förbränning av biobränsle eller från cementproduktion mm.
Vätgasproduktion med elektricitet från vindkraft uppges kosta $5/kg [4] och från solpaneler i Spanien €6/kg. [5] Det är alldeles för höga kostnader så bättre teknik måste användas för att öka välfärden. En sådan teknik är kärnkraft, och EU kommissionen har uttalat att “nuclear power is included in the EU strategic long-term plan for a climate neutral economy by 2050. The REPowerEU plan further recognises the role of nuclearbased hydrogen in substituting natural gas in the production of fossil-free hydrogen.” [6]
Den energi som krävs för att splittra vattenmolekylen behöver då inte enbart tas från elektricitet, utan kan även tas från värmen från reaktorerna. Idaho National Laboratory har studerat användning av de konventionella lättvattenreaktorernas 300 gradiga värme och öka den till 800 °C med hjälp av elektricitet från kraftverket. Från deras studie av högtemperaturelektrolys fås en tabell där man ser vätekostnaden som en funktion av elkostnaden: Priset på väte i $/kg är 0.041xE + 0.63, där E är kostnaden för elektricitet i $/MWh. [7]
Här kan man reflektera över vad som skulle ha kunnat göras om vi haft kvar de kärnkraftreaktorer som stängts. Med en kostnad om ca 25 öre/kWh så skulle vi kunnat producera vätgas till $1,6/kg. Kostnader för ombyggnad har en negligerbar påverkan; t.ex. motsvarar varje investering på 100 miljoner kr endast en ökning av elpriset med mindre än 0,1 öre/kWh över 20 år (uppgifter för Ringhals 1)
En del länder låter andra betala en del av kostnaden. USA vältrar över kostnaderna på skattebetalarna via Inflation Reduction Act (IRA) och ger producenterna upp till $3/kg för vätgas fram till 2032. [8]
Den franska banken Lazard har undersökt hur denna lagstiftning slår och kommit fram till att kostnaden för alkalisk elektrolys med el från kärnkraft blir $0,48/kg med IRA-bidragen, medan vindkraften ger en kostnad på $0,83/kg som kan jämföras med $0,85/kg från naturgas.[9]
Om man bygger vidare på INL:s studie och använder nästa generations SMR som ger värme på ca 600 °C och högre termisk verkningsgrad än lättvattenreaktorer bör produktionskostnaden för vätgas bli lägre. Det ger i sin tur lägre kostnader för konstgödsel och kanske även nya producenter, som idag släpper ut koldioxid, kan börja tillverka syntetiskt bränsle till fordon och flygplan. EUs stopp att sälja diesel- och bensinmotordrivna fordon 2035 kan då komma att visa sig förhastat.
Under tiden flyttar investeringarna i vätgas från Europa till USA. Vad blir EU:s åtgärder i detta olämpliga bidragskrig?
2 Kommentarer
21FEB2024 ’Green hydrogen is too expensive to use in our EU steel mills, even though we’ve secured billions in subsidies’
Head of ArcelorMittal’s European arm says that decarbonised steel could be made with imported DRI instead. At present, European electrolysis schemes can only produce hydrogen at around €6-7/kg, possibly €5/kg with some optimisation. Even green hydrogen imports would not be feasible, he added, noting that it costs €1.50/kg just to transport it from Africa, where it is cheaper to produce.
The result is that ArcelorMittal may shift its DRI focus away from Europe to the US, where green hydrogen production is guaranteed a subsidy of up to $3/kg — if it can meet the US rules on renewable H2 — and refocus on electric arc furnace installation in Europe instead.
https://www.hydrogeninsight.com/industrial/green-hydrogen-is-too-expensive-to-use-in-our-eu-steel-mills-even-though-weve-secured-billions-in-subsidies/2-1-1601199
Bidragen kommer att problematisera den ekonomiska utvecklingen.
Om vätgas från kärnkraftverk skall bli verklighet så skall nog målet vara att slå vätgas från naturgas i pris. Att det idag kostar att släppa ut koldioxid må vara sant men det kommer inte vara speciellt länge.
Att använda värmen direkt i processen istället för att gå omvägen via elektricitet är naturligtvis lösningen men man vi då ha så höga temperaturer som möjligt och det är inte alla kärnkraftverk som kan leverera de temperaturer som man vill ha. De flesta SMR som nu projekteras är vattenkylda (Nuscale, BWRX300, RR, ..) och kommer inte upp i de temperaturer som man vill ha. Bly- och natriumkylda reaktorer har högre temperaturer men oftast runt 400 grader. Det är först salt- och gaskylda reaktorer som kan leverera de temperaturer som krävs – det är dessa som har ut-temperaturer på 600 grader och mer.
Högtemperaturreaktorer kommer sopa mattan med vätgas från sol och vind men det är vätgas från naturgas som är priset man skall slå och det är inte helt lätt.