Årtusendets teknikskifte – men kommer elen att räcka?

2021-08-20 13:09  

ANALYS. De fossilfria stålplåtarna i Oxelösund utgör första steget i årtusendets teknikskifte i stålindustrin. Men det finns flera trösklar på vägen mot målsnöret, främst eltillgång och stålkvalitet, skriver Linda Nohrstedt.

Under pressjippot hos SSAB i Oxelösund i onsdags visades de första fossilfria stålplåtarna som har tillverkats i Hybrit-projektet. De är tunna, lite rödaktiga i tonen och stämplade med datumet den 18 augusti 2021 – trots att de egentligen tillverkades långt tidigare under sommaren.

Intresset för det nya stålet var stort. Flera tv-kameror och radiomikrofoner följde näringsministern och storbolagscheferna på rundvisningen genom valsverket.

De fossilfria plåtarna tillverkades tidigare under sommaren men märktes med datumet för pressjippot i Oxelösund. Foto: Linda Nohrstedt

Näringsminister Ibrahim Baylan talade om att det var en historisk dag.  Även branschorganisationen Jernkontoret har kallat Hybrit-projektet för det största teknikskiftet i ståltillverkningen på tusen år.

Hybrit-projektet drivs av bolagen SSAB, LKAB och Vattenfall med syfte att kraftigt minska koldioxidutsläppen. Själva grunden i dagens ståltillverkning, masugnarna, ska gå i graven.

Masugnarna ger stora utsläpp

Det är i masugnarna som järnmalmen delas upp i järn och syre, i en så kallad reduktionsprocess, med hjälp av kol och koks. Men nu ska de i stället ersättas av schaktugnar, där uppdelningen sker med vätgas.

Masugnarna har en lång historia i Sverige och började användas redan under 1100-talet. Deras storlek och upphettningskapacitet gjorde det möjligt att producera mycket mer järn än tidigare. Med blåsbälgar höjdes temperaturen vid smältningen.

Genom masugnarna kunde Sveriges rika tillgångar på järnmalm komma till nytta, vilket var en bidragande orsak till att landet blev en stormakt på 1600-talet.

I masugnarna sker den process som utgör grunden i ståltillverkningen, när järnmalmen delas upp i järn och syre. Här syns masugn 4 i Oxelösund. Foto: Linda Nohrstedt

Men masugnarna ger också upphov till stora koldioxidutsläpp. SSAB, som äger Sveriges tre masugnar, uppger att dessa står för drygt 90 procent av bolagets totala koldioxidutsläpp. Och SSAB är Sveriges allra största enskilda utsläppare.

Elbrist riskerar att försena satsningen

När järnmalmen reduceras med hjälp av vätgas i schaktugnar bildas vatten som biprodukt i stället för koldioxid. Resultatet av reduktionsprocessen blir små hårda klumpar av järn, så kallad järnsvamp, som sedan måste smältas i ljusbågsugnar för att bearbetas till stål.

Järnsvamp producerad i Hybrits pilotanläggning i Luleå. Foto: Linda Nohrstedt

Om teknikskiftet ska bli verklighet krävs att tillverkningen skalas upp kraftigt och då blir sannolikt eltillgången den svåraste flaskhalsen. El krävs för att driva elektrolysörerna som ska tillverka vätgasen och för att driva ljusbågsugnarna som ska smälta järnsvampen.

Gruvjätten LKAB siktar på att ställa om hela sin produktion från järnmalmspellets till järnsvamp på längre sikt. Det kommer att kräva cirka 55 TWh el varje år. Det motsvarar ungefär en tredjedel av dagens svenska elproduktion.

Enligt Svenska kraftnät är risken överhängande att både Hybrit och konkurrerande H2 Green Steel blir försenade på grund av att det inte går att få fram tillräckligt med el i tid för bolagens satsningar.

Går det att undvika föroreningar i stålet?

SSAB:s plan är att fossilfritt stål ska produceras i industriell skala i Oxelösund redan 2026. Målet är att ha en ljusbågsugn på plats där 2025. För att det ska bli verklighet krävs en sju mil lång ny elledning från Hedenlunda, utanför Flen, till anläggningen i Oxelösund. Tillståndsprocessen är igång men har mötts av starka protester från närboende.

Hybritbolagen ropar så ofta de får chansen på politiska åtgärder för att tillståndsprocesserna för nya elledningar måste kortas. Näringsminister Ibrahim Baylan underströk på pressträffen att flera förslag för att skynda på processen ligger hos regeringen. Men han påtalade också att det handlar om att dra ner på byråkratin, inte de faktiska kraven.

Men det finns fler utmaningar i uppskalningen. En handlar om att SSAB måste bevisa att det fossilfria stålet duger i flera olika produktkategorier.

Fossilfria stålplåtar. Foto: Linda Nohrstedt

Det kan bli svårt att bli av med föroreningar i materialet när järnet smälts i ljusbågsugn i stället för masugn. Vanadin eller titan kan följa med från järnmalmen, eller så kan kväve från luften komma i kontakt med smältan i ljusbågsugnen, vilket kan påverka hållfastheten i stålet.

Kommer vätgaslagret att hålla tätt?

Flera av de stålprodukter som SSAB säljer i dag är känsliga för kväveförorening. Det gäller produkter både på grovplåtsidan och tunnplåtsidan.

– Kväve är en av orsakerna till att man inte har gått över till tillverkning med ljusbågsugn tidigare. Det är svårare att hålla nere kvävehalterna i ljusbågsugnen, säger Johan Eriksson på utvecklingsbolaget Future Eco North, tidigare medarbetare på forskningsinstitutet Swerim.

Här ligger stålplåtarna för att svalna efter valsningen. Foto: Linda Nohrstedt

Andra utmaningar på vägen till uppskalning handlar om att visa att vätgaslagret i Luleå verkligen håller tätt och blir säkert. Avsikten är att vätgas ska lagras under jord och tankas ur när det behövs för att reducera järnmalm. Men väte är en extremt liten och lätt molekyl och svår att stänga inne.

Det gäller också att få till en demonstrationsanläggning som fungerar smidigt och kan gå dygnet runt utan avbrott för underhåll eller åtgärder. Slutligen måste hela tillverkningsprocessen bli så kostnadseffektiv att priset för stålprodukten inte blir för hög för konsumenterna.

41 000 gånger mer stål om fem år

Hybritbolagen räknar med att det fossilfria stålet kommer att bli 20-30 procent dyrare än det traditionella stålet. Men om priset på att släppa ut koldioxid höjs kan skillnaden jämnas ut, eftersom det fossila stålet då lär bli dyrare.

Samarbetet i Hybrit drog igång 2016 med en förstudie. Fem år senare har 24 ton av det första fossilfria stålet tillverkats med vätgasreduktion.

Om fem år är avsikten att ha nått industriell skala med den nya tillverkningstekniken. Det betyder att drygt 1 miljon ton fossilfritt stål ska tillverkas i Oxelösund. Det är mer än 41 000 gånger mer än de rödaktiga stålplåtar vi hittills har fått se.

Fossilfritt stål

Hybrit-bolagen har byggt en pilotanläggning för så kallade direktreduktion av järnmalm med hjälp av vätgas i Luleå. Där finns även en elektrolysör om 4,5 MW. Ett vätgaslager håller på att byggas i närheten.

En demonstrationsanläggning för direktreduktion med vätgas planeras i Gällivare. Den ska ha kapacitet att producera 1,2 miljoner ton järnsvamp per år och beräknas kosta ”någonstans ovanför tio miljarder kronor.” Avsikten är att den ska stå klar 2026.

Den järnsvamp som produceras i pilot- och demonstrationsanläggningarna måste smältas i ljusbågsugn. SSAB avser att installera en ljusbågsugn i Oxelösund 2025.

Linda Nohrstedt

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt