Här ska stålindustrins vätgas lagras – 30 meter under mark

2021-10-07 16:04  

Bygget av Hybrits vätgaslager i Luleå har kommit halvvägs. Den svåraste utmaningen väntar i vår, när betongen ska in. ”Gjutningen måste göras blint”, säger bolagets bergansvarige.

Än så länge ser det ut som en vanlig bergtunnel, som leder ungefär 100 meter in i Svartöberget utanför Luleå. Längst ned, ungefär 30 meter under markytan, har ett bergrum sprängts ut. Det mäter cirka sju gånger fem meter, men tre meter till ska sprängas bort i botten.

– Det här är en världsunik anläggning. Så vitt vi vet har det inte byggts tidigare, säger Mikael Nordlander, chef för industriforskning på Vattenfall.

Den regniga oktoberdag när bygget visas för journalister står en liten borrigg i bergrummet. Hål ska borras i bergväggen för olika typer av mätinstrument.

Mikael Nordlander, chef för industriforskning på Vattenfall. Foto: Tomas Bergman

Här ska vätgas lagras i pilotskala under två år. Syftet är att Hybrit ska utvärdera om lagrets konstruktion fungerar.

Vätgaslagret viktig del av stålindustrin omställning

Lagring av vätgas väntas bli en viktig pusselbit i stålindustrins omställning till fossilfri tillverkning. Tanken är att vätgas ska produceras av elektrolysörer när elen är billig och sedan kunna sparas i ett underjordiskt lager tills gasen behövs i stålverket.

Lagret byggs ungefär två kilometer från Hybrits pilotanläggning för direktreduktion, där också elektrolysörerna finns. Därifrån kommer vätgasen att ledas via rörledning i marken till en kompressorstation ovan jord, komprimeras till cirka 200 bar och pumpas ner i lagret ovanifrån.

Väl där är det en stålcylinder, stående på högkant, som ska hålla tätt. Berget ska ta upp tryckkrafterna. Mellanrummet mellan berg och stål ska fyllas med betong.

Berget håller fantastisk kvalitet, enligt NCC. Foto: Tomas Bergman

Det blir den svåraste utmaningen, enligt Jan Israelsson, som är bergansvarig på Hybrit. Eftersom gjutningen görs när stålcylindern har svetsats ihop blir det för trångt att arbeta som vanligt. Därför måste gjutningen göras blint. Men samtidigt är det helt avgörande att betongen sluter helt tätt mellan stålcylinder och bergvägg.

– Vi måste leda in betong med gjutslangar till många olika ställen. Så vi sätter in kameror, som sedan blir kvar därinne, cirka fem stycken, berättar Jan Israelsson.

Betongen kommer att tryckas in nerifrån och arbetet beräknas ta 15–20 timmar.

– För gjutningen får vi bara en chans. Så det gäller att göra rätt på en gång, säger Jan Isarelsson.

Själva valet av betong har också krävt sitt arbete.

– Betongreceptet har vi jobbat med i ett års tid. Den måste flyta ut rätt, uppfylla hållfasthetskraven och vara självkompakterande. Den får inte härda för snabbt heller så att det blir skiktningar i betongen, säger Pär Vestin på NCC.

Vätgasmolekylen: liten, lätt och explosiv i kontakt med syre

En hel del installationer ska också på plats. Töjmätare, tryckmätare och gasvarnare ska monteras så att Hybritbolagen kan följa egenskaperna hos konstruktionens delar.

– Vi ska också simulera läckage för att se att systemet verkligen gör som det ska, och fångar upp gasen, säger Jan Isarelsson.

Hittills har bygget fortskridit enligt plan, utan några större förseningar, enligt Hybrit. Pär Vestin är närmast lyrisk över bergets kvalitet.

– Det är ett fantastiskt berg. Homogent, tätt och har krävt minimal förstärkning, säger han.

Men pilotskalan på lagret har skapat en del svårigheter.

– Det har sina utmaningar att bygga smått. NCC har jobbat hårt för att hitta maskiner som passar. Tunneln ner hit är dimensionerad för betydligt större arbetsfordon, säger Jan Isarelsson.

Pär Vestin i bergrummet där lagret ska byggas. Foto: Tomas Bergman

Lagrets konstruktion kallas för Lined Rock Cavern och Hybrit har tagit stor inspiration av Skallenlagret utanför Halmstad, där naturgas förvaras i ett bergrum under mark. Vätgas ger dock en del andra utmaningar eftersom vätgasmolekylen är liten, lätt och explosiv i kontakt med syre.

Ett rörsystem i betongen ska därför fånga upp och detektera vätgas som eventuellt slinker ut från stålcylindern.

Kommer vätgaslagret att hålla tätt?

Tätheten i konstruktionen är en av frågorna som Hybrit framför allt vill ha svar på från pilotlagret. En annan är hur lagret klarar stora och snabba tryckförändringar.

Tanken är att ett storskaligt vätgaslager i framtiden ska kunna bidra till att balansera elsystemet. Då måste vätgas snabbt kunna tappas ur lagret, varpå stora tryckförändringar uppstår.

Pilotlagret utanför Luleå kommer antagligen att förses med sin första vätgas i slutet av våren 2022. Lagret omfattar 100 geometriska kubikmeter och ska energimässigt kunna lagra vätgas från 100 MWh el.

Briketterad järnsvamp. Foto: Tomas Bergman

Om det sedan blir ett större vätgaslager, till exempel i anslutning till demonstrationsanläggningen för vätgasreducerad järnsvamp som planeras i Gällivare, är ännu inte bestämt. Ett sådant fullskaligt lager skulle i så fall behöva bli cirka tusen gånger större, för att kunna förse ett stålverk med vätgas i tre eller fyra dagar.

Vad ett fullskaligt vätgaslager skulle kosta avslöjar inte Hybrit. Det lilla lagret i Svartöberget beräknas landa på 250 miljoner kronor.

Hybritprojektet

De tre bolagen SSAB, LKAB och Vattenfall samarbetar för att ta fram en fossilfri värdekedja för stålproduktion och bildat det gemensamma bolaget Hybrit Development.

Syftet är att använda vätgas i stället för kol och koks för att reducera järnmalm till järn och syre. Då försvinner merparten av koldioxidutsläppen från ståltillverkningen.

När vätgas reducerar järnmalm blir produkten hårda kulor av järn som kallas järnsvamp. De omformas sedan till briketter för att inte reagera med luften. I nästa processteg måste järnsvampen smältas, vilket Hybritbolagen planerar att göra i elektriska ljusbågsugnar.

En pilotanläggning för vätgasreduktion av järnmalm har byggts av Hybrit i Luleå och järnsvamp därifrån har använts av SSAB för att tillverka de första fossilfria stålplåtarna.

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