Nya lagret i Luleå är i gång: Vätgasen trycksatt och nedpumpad

2022-09-23 10:48  

Pilotlagret för vätgas i Luleå har tagits i drift. Som mest kan vätgas från 100 MWh el sparas här. Nu ska lagret testköras i två år.

Syftet med vätgaslagret är att bolagen SSAB, LKAB och Vattenfall, som står bakom Hybrit-projektet, ska testa konstruktionen innan de går vidare med ett storskaligt lager.

De tre bolagen arbetar för att ställa om den svenska stålindustrin till fossilfri tillverkning. Vätgas behövs för att separera järnmalmen i järn och syre. Reduktionsprocessen leder till att järnsvamp bildas, som sedan kan bearbetas vidare till stål.

Vätgasen ska tillverkas med hjälp av eldrivna elektrolysörer. Genom att lagra vätgasen kan elektrolysörerna köras när elpriset är lågt och järnsvampstillverkningen blir flexibel.

Pilotlagret invigdes i somras och trycktestades därefter i omgångar med vatten. Då kunde bolagen bekräfta anläggningens mekaniska stabilitet, täthet och tryckkapacitet.

Fullskaligt lager blir tusen gånger större

Sedan fylldes lagret med vätgas och trycksattes till 250 bar. Det är det högsta trycket som planeras att användas i lagret.

– Det är fantastiskt roligt att anläggningen är i gång. Nu när vi är förbi drifttagningen vet vi att konstruktionen som sådan fungerar och bär trycket. Vi har gjort ett antal rampningar och den beter sig som förväntat, säger Mikael Nordlander, utvecklingschef för Vattenfalls industrisamarbeten, till Ny Teknik.

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

Pilotlagret har en storlek om 100 geometriska kubikmeter och kan energimässigt lagra vätgas som har tillverkats från 100 MWh el.

Om det senare 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 fyra eller fem dagar. Då handlar det om 100 000 till 120 000 geometriska kubikmeter och vätgas från 100 GWh el.

”Vill lära oss hur lagret beter sig”

Pilotlagret har byggts med en konstruktion som kallas för Lined Rock Cavern och innebär att ett bergrum kläs med ett invändigt tätskikt. I Hybrits fall är det ett stålmaterial som utgör tätskikt och lagret är inrymt 30 meter under markytan i Svartöberget.

Lined Rock Cavern är en beprövad metod för att bygga lager för naturgas. Hybritbolagen har till exempel tagit stor inspiration från naturgaslagret Skallen utanför Halmstad. Men pilotlagret i Luleå är det första i världen som använder metoden för vätgas. Eftersom vätgasmolekylen är liten och lätt samt explosiv i kontakt med syre ger gasen särskilda utmaningar.

I bergrummet 30 meter under marken ska det cylinderformade vätgaslagret byggas. Foto: Tomas Bergman

Pilotlagret ska nu testas i två år. Det Hybritbolagen framför allt vill ha svar på är om konstruktionen håller tätt och klarar stora och snabba tryckförändringar. För att följa anläggningens egenskaper har töjmätare, tryckmätare och gasvarnare monterats.

– Vi vill också lära oss hur lagret beter sig. Hur snabbt kan vi gå upp och ner i tryck och vad händer med temperaturen i lagret om vi ökar trycket i olika hastigheter? Det kommer att ge oss svar på hur man ska köra ett sådant här lager om man skalar upp det, säger Mikael Nordlander.

Kameror lämnades kvar i betongen

Lagret är förbundet med elektrolysörer vid Hybrits pilotanläggning för järnsvampsproduktion som finns ungefär två kilometer från Svartöberget. Därifrån leds vätgasen via en rörledning i marken, till en kompressorstation ovan jord, komprimeras till 200–250 bar och pumpas ner i lagret ovanifrån.

Hybrits pilotanläggning för vätgasreduktion av järnmalm. Foto: Tomas Bergman

När vätgas ska tappas ur lagret kan den antingen skickas tillbaka till järnsvampsproduktionen eller till SSAB:s stora stålverk, där den också kan komma till användning.

I oktober 2021, när bygget av pilotlagret hade kommit ungefär halvvägs, besökte Ny Teknik bergrummet. Då kvarstod arbetet att montera den stående stålcylinder som skulle inrymma vätgasen och utgöra liningen i konstruktionen.

Det svåra och kritiska momentet att gjuta betong mellan stålcylindern och det omgivande berget var då också kvar att göra. Eftersom det var för trångt för byggarbetare att komma in måste gjutningen göras i blindo. Samtidigt var det helt avgörande att få betongen att sluta helt tätt mellan stålcylindern och berget. Arbetet gjordes därför med hjälp av en handfull kameror, som sedan lämnades kvar i betongen.

– Gjutningen gick enligt plan. För att ta ner riskerna gjorde vi en provgjutning innan, så vi visste att betongen hade rätt beteende. Vi ville bekräfta att den flöt, flödade och stelnade som den skulle, säger Mikael Nordlander.

”Inte ett måste med ett lager, men det underlättar”

Med ett lager för vätgas räknar Hybritbolagen med att stålindustrin kan få sin vätgasförsörjning på ett mer robust och planerbart sätt, även om elproduktionen blir mer väderberoende. Mikael Nordlander har tidigare talat om att ett storskaligt lager skulle bli en perfekt matchning mellan stålindustri och vindkraft.

Om fyra år ska en storskalig demonstrationsanläggning börja producera vätgasreducerad järnsvamp i Gällivare. Men det behövs inget vätgaslager för att driva den, enligt Mikael Nordlander. Elektrolysörerna kan producera vätgas löpande när den behövs till reduktionsprocessen. Då blir tillverkningen dock beroende av att det finns tillräckligt med el när elektrolysörerna ska dras i gång.

– I norra Sverige har vi en väldigt stark balans i nätet. Bedömningen är att vid den första demo-anläggningen så är det inte ett måste att ett lager är på plats, men det underlättar förmodligen ju tidigare ett lager kommer in. Får man mer och mer volatila elpriser är det en poäng med ett lager så att man kan välja att producera vätgas när elpriserna är gynnsamma, säger Mikael Nordlander.

”Har inte svaret på kostnaden för fullskaligt lager”

Demonstrationsanläggningen i Gällivare ska ha en produktionskapacitet om 1,35 miljoner ton järnsvamp per år. Anläggningen beräknas dra 5 TWh el per år och elektrolysörparken planeras omfatta 500 MW.

Briketterad järnsvamp. Foto: Tomas Bergman

Pilotlagret för vätgas i Luleå bedöms kosta ungefär 250 miljoner kronor, inklusive planering, bygge och testdrift i två år. Om det framöver byggs ett storskaligt lager som blir tusen gånger större ska man inte räkna med att kostnaden ökar lika mycket, enligt Mikael Nordlander.

– Nej, vi har inte svaret på kostnaden för ett fullskaligt lager än. Men våra initiala kalkyler pekar på att vi behöver två saker för att vara flexibla med vår vätgasanvändning: lager och överkapacitet i elektrolysörerna. Och investeringen i överkapacitet i elektrolysörer ser ut att vara en betydligt större del av kostnaden än själva lagret, säger Mikael Nordlander.

Hybrit-projektet

De tre bolagen SSAB, LKAB och Vattenfall drog i gång Hybrit-initiativet 2016. Avsikten är att skapa en fossilfri värdekedja från gruva till färdigt stål, med fossilfria malmpellets, fossilfri el och vätgas.

I augusti 2020 togs pilotanläggningen för testproduktion av järnsvamp i drift i Luleå. I augusti 2021 producerade SSAB världens första fossilfria stål.

I mars 2021 valdes Gällivare som plats för den planerade demonstrationsanläggningen för produktion av fossilfri järnsvamp i industriell skala.

I maj 2021 påbörjades bygget av ett vätgaslager i pilotskala vid Svartöberget i Luleå. Lagret togs i drift efter sommaren 2022.

Stålindustrin i världen står i dag för sju procent av de totala globala koldioxidutsläppen. Med hjälp av teknik utvecklad inom Hybrit kan SSAB bidra till att minska Sveriges utsläpp av koldioxid med tio procent och Finlands med sju procent. LKAB:s omställning ska, när den är genomförd, minska utsläppen globalt inom stålindustrin med 40–50 miljoner ton koldioxid om året.

Linda Nohrstedt

Mer om: Vätgas Stål

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