Norsk ståltillverkare: ”Vätgas i stålindustrin är en ny teknikrevolution”

2020-11-23 08:15  

Flera norska bolag samarbetar för att bygga upp en komplett värdekedja för grön vätgas. Ståltillverkaren Celsa Nordic ska driva ugnen i valsverket med det nya bränslet.

Järn- och stålindustrin är en stor miljöbov. I Sverige släpper sektorn ut ungefär sex miljoner ton koldioxid varje år.

Men både i Sverige och utomlands satsar stålföretag på att minska sin klimatpåverkan med hjälp av vätgas. Svenska SSAB siktar med sitt Hybrit-projekt till exempel på att ersätta dagens masugnar med schaktugnar där vätgas används i stället för kol och koks för att separera syret från järnmalmen. Då bildas vatten i stället för koldioxid som restprodukt.

I Norge satsar Celsa Nordic på att ställa om ugnen i valsverket i Mo i Rana till vätgasdrift. I dag är det en kombination av kolmonoxid och olja som leds till brännarna i ugnen. Om allt bränsle i stället ersättas av vätgas hoppas företaget att koldioxidutsläppen ska minska med 60 procent.

Stålämnen. Foto: Celsa Nordic

Vätgasen ska produceras genom att vatten spjälkas i elektrolysörer från den norska tillverkaren Nel. Planen är att energibolaget Statkraft köper elektrolysörer med en sammanlagd kapacitet om upp till 50 MW. Nel och Statkraft meddelade nyligen att de har tecknat en avsiktsförklaring om affären.

50 MW är en stor produktionskapacitet, särskilt i ljuset av SSAB:s pilotanläggning i Luleå där Hybrit-tekniken ska testas. Den har försetts med en elektrolysör om 4,5 MW.

Den första kunden som köper vätgasen från Statkrafts elektrolysörer blir Celsa Nordics valsverk i Mo industripark.

– Valsugnen står för 60 procent av våra totala direkta utsläpp, ska vi få nollavtryck på den delen måste vi använda vätgas, säger Susanne Naevermo-Sand, hållbarhets- och kommunikationsdirektör på Celsa Nordic.

”Förväntar oss att kostnaden går ner snabbt”

På stålverket i Mo tillverkar Celsa armeringsstål från skrot. Själva smältningen av skrotet görs i en eldriven ljusbågsugn. I nästa steg, när stålet ska värmas inför valsningen, har det hittills varit fossila bränslen som har gått till brännarna. Med vätgas i brännarna är målet att tillverka världens mest klimatvänliga armeringsstål.

Ugnen har flera separata system för bränsletillförsel, vilket gör att den kan drivas med olika sorters bränslen på samma gång. Mellan 2005 och 2008 testade företaget att använda en mindre andel vätgas i bränslemixen.

– Det svåraste i utvecklingen är att få gasen till ett konkurrenskraftigt pris jämfört med fossila bränslen. Som ”early adopter” får man ta en del av kostnaden för att producera grön vätgas. Men vi förväntar oss att kostnaden kommer att gå ner snabbt under de närmaste åren, säger Susanne Naevermo-Sand.

En annan svårighet är att driva ugnen på 100 procent, eller åtminstone en dominerande andel, vätgas.

– Det finns ingen annan uppvärmningsugn i dag i världen som gör det, säger Susanne Naevermo-Sand.

Risker: Explosion och försprödning

Celsa planerar att byta ut hela ugnen i samband med bränsleomställningen.

– Det är en ganska gammal ugn och vi vill uppgradera så att vi kan konsumera större volymprocent väte i vår bränslemix utan att minska ugnens effektivitet. Samtidigt vill vi öka säkerhetsnivån och införa mer automatiserade och digitaliserade processer, säger hållbarhetsdirektören.

Vätgas är ett omdiskuterat bränsle med tanke för explosionsrisken när den kommer i kontakt med syre. Då bildas så kallad knallgas. Sommaren 2019 exploderade till exempel en vätgastank utanför Oslo.

Hur ser ni på risken för knallgasexplosion i ugnen?

– Knallgasexplosion är en risk som måste utredas. Här samarbetar vi med svenska forskare, till exempel på Swerim, för att öka kunskapen, säger Susanne Naevermo-Sund.

En annan problematik, som har uppmärksammats bland annat i byggbranschen, är risken för att stål får försämrad hållfasthet på grund av att väte tränger in i materialet, så kallad väteförsprödning.

Hur ser ni på risken för väteförsprödning i stålet?

– Det är också en sådan sak som vi är med och forskar på för att se hur det är för oss, eftersom vi har stål bara baserat på skrot. Vi är med i forskningsprojekt och bygger upp vår kunskap tills vi ska ha vätgasen på plats, säger Susanne Naevermo-Sund.

”Om man har kontroll på processen eldar man upp allt”

Risken för att just väteförsprödning ska uppstå om vätgas används för att värma stålämnen var något som ståltillverkaren Ovako nyligen undersökte i sitt valsverk i Hofors. Någon försämring i stålet kunde inte upptäckas då.

– Vi såg ingen skillnad alls faktiskt mot det vanliga utfallet. Vårt försök visade att man inte behöver vara rädd för väteförsprödning i ugnen, för om man har kontroll på processen eldar man upp allt. Det blir aldrig något fritt väte som far in i stålet, sa Anders Lugnet, Ovakos ugnsspecialist, när Ny Teknik rapporterade om försöket.

Ovakos försök gjordes i samarbete med gasleverantören Linde, som tidigare hette Aga. Celsa har haft en del kontakter med Linde för att höra sig för om erfarenheterna.

– Det här är en ny teknikrevolution, att använda vätgas i stålindustrin. Vi vill gärna ha en dialog med dem som kan dela med sig av kunskap och vi samarbetar redan med Linde i ett pågående projekt kring vår uppvärmningsugn, säger Susanne Naevermo-Sand.

”Vätgas är jätteviktig för att dekarbonatisera stålindustrin”

Tillsammans med Statkraft och Mo industripark har Celsa Nordic bildat samarbetet Hydrogen Hub Mo, med siktet på en vätgasanläggning och en hel värdekedja för grön vätgas för industriprocesser. Parterna hoppas på ekonomiskt stöd från både EU och den norska staten.

Vad händer om ni inte får några pengar?

– Då blir det inte ett skifte så snabbt som vi önskar. Får vi ekonomiskt stöd kan vi komma igång med vätgasproduktion och använda vätgasen i vår ugn 2024. Ju fortare vi får stöd desto bättre kan vi hålla tidplanen, säger Susanne Naevermo-Sand.

Hur mycket omställningen beräknas kosta avslöjar hon dock inte.

– Vätgas är en jätteviktig del för att dekarbonatisera stålindustrin. Vi vet att det kommer att behövas, det beror bara på hur snabbt man vill vara med från norsk sida, säger hon.

Planen är att all vätgas som Nel-elektrolysörerna producerar inledningsvis, ungefär 15-20 ton per dag, ska gå till Celsas valsverk. I ett nästa steg, kanske runt 2026, siktar samarbetsparterna på att bygga ut och sälja vätgas även till andra kunder, till exempel inom fartygstransport.

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