Vätgas värmer stålet i valsverket

2020-05-08 06:00  

Vätgas kan ersätta gasol i ugnarna där stål värms inför valsning. Det visar ståltillverkaren Ovakos försök i Hofors. Nu vill bolaget hjälpa till att balansera elsystemet genom att producera vätgas med överskottsel från vindkraft.

Fullskaleförsöket genomfördes den 18 mars i en av gropugnarna i Hofors. En laddning med sex stålämnen placerades i ugnen och värmdes till 1 200 grader i ungefär fem timmar.

Men den här gången var det vätgas och syrgas som användes som bränsle i brännaren, i stället för gasol och syrgas.

– Det är ingen i industrin som har lyckats elektrifiera den värmningen tidigare. Nu har vi gjort det indirekt i och med vätgasen, så det är ett jättestort steg för stålindustrin, säger Göran Nyström, teknikchef på Ovako.

Vätgasförsöket gjordes i en av gropugnarna. Foto: Ovako

De andra två typerna av uppvärmning som används hos Ovako i Hofors, smältning av stålskrot vid cirka 1600 grader Celsius i ljusbågsugn samt uppvärmning till temperaturer under tusen grader, är sedan tidigare redan elektrifierade.

– Det som återstår är steget mittemellan, när man värmer stålet över tusen grader men utan att smälta det, säger Göran Nyström.

Vätgasförsöket gjordes i samarbete med gasleverantören Linde, som fram till nyligen hette Aga. Bolagen ville framför allt undersöka om vätgasen skulle påverka stålets kvalitet genom så kallad väteförsprödning. Det kan uppstå när små vätemolekyler slinker in i materialet och leder till försämrad hållfasthet.

”Det blir en snäll förbränning”

De stålstänger som producerades av ämnena i försöksomgången undersöktes mekaniskt. Några försämrade egenskaper syntes inte till.

– 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, säger Anders Lugnet, Ovakos ugnsspecialist.

Hur såg ni till att ni inte fick en knallgasexplosion i ugnen?

– När vi har järnkoll på processen genom temperaturövervakning, bra flöde och flamvakter känns det mer odramatiskt att använda syre och väte än kolväten. Det blir en snäll förbränning. Det finns ingen knallgaseffekt vid de temperaturerna, det är långt över självantändningstemperaturen, säger Anders Lugnet.

Nu hoppas Ovako kunna investera i en elektrolysör för att tillverka vätgas genom att spjälka vatten. Bolaget filar på en ansökan om ekonomiskt stöd från Energimyndigheten och diskuterar samarbete med några energibolag.

Valsverket i Hofors. Foto: Linde

En elektrolysör om cirka 10 MW som kan tillverka 3 500 kubikmeter vätgas per timme, med tillhörande gasledningar och byggnad, beräknas landa på 100 eller 150 miljoner kronor. Med den investeringen skulle ungefär halva Hoforsanläggningen, grovvalsverket och de fem ringvalsverken, kunna byta från gasol till vätgas.

”Vill erbjuda energibolagen att äga knappen”

Tanken är inte att vätgasen ska lagras, utan den ska tillverkas av elektrolysören och ledas direkt in i ugnen. Och när ugnen väl har försetts med en ledning för vätgas kan den drivas antingen med gasol eller med vätgas.

– Det krävs bara en knapptryckning i styrsystemet. Vi kan göra sekundsnabba ändringar mellan vätgas och gasol, berättar Anders Lugnet.

Förhoppningen är att en sådan vätgasproduktion ska bli en resurs i energisystemet. När det finns överskott på vindkraftsel drivs ugnarna av vätgas, och när det är underskott drivs de av gasol.

– Vi vill erbjuda energibolagen att äga knappen. De kan reglera på och av så att det blir en bra industriell lösning, säger Göran Nyström.

Läs mer: Största anläggningen för grön vätgasproduktion har öppnat

Vattenfall är ett av energibolagen som Ovako har vänt sig till. Mikael Nordlander, som jobbar med forskning och utveckling på Vattenfall, tycker att Ovakos planer är spännande, framför allt för att de två värmesystemen med gasol respektive vätgas skulle finnas parallellt.

– Det som har visat sig i deras tester är att det är möjligt att byta väldigt fort från gasol till vätgas och tvärtom. För elsystemet innebär det att dubbelsystemet skulle kunna bli en väldigt flexibel elkonsument, även i så korta tidsskalor som för frekvensreglering, samtidigt som det ger kontinuerlig värmetillförsel i Ovakos ugnar, säger han.

Men än så länge har Vattenfall inte fattat några beslut.

– Det är ett av flera intressanta spår vi tittar på när det gäller att elektrifiera industrier och byta ut fossila bränslen mot vätgas. Så det är klart att vi är nyfikna, säger Mikael Nordlander.

20 000 ton mindre koldioxid per år

Gasol är ett fossilt bränsle som mestadels består av propan och tillverkas av naturgas eller råolja. Om vätgas skulle användas för värmning inför valsning skulle utsläppen från Hoforsanläggningen minska med 100-150 kilo koldioxid per ton stål. För en konvertering av halva Hoforsanläggningen skulle det innebära minskade koldioxidutsläpp om 20 000 ton varje år.

– Våra metoder är redan energieffektiva eftersom vi använder ren syrgas i stället för luft i förbränningen och har värmebevarande flöden, så för andra tillverkare skulle utsläppsvinsten vara ungefär tre gånger så stor, säger Anders Lugnet.

Ståltillverkningen i Hofors

Ovakos ståltillverkning i Hofors görs av stålskrot som råvara. Här finns en ljusbågsugn för smältning, ett grovvalsverk, ett rörvalsverk, fem ringvalsverk och en smideshammare.

Försöken med vätgas gjordes i en av gropugnarna i grovvalsverket.

Anläggningen i Hofors tillverkar stålringar till kullager för vindkraftverk, entreprenadmaskiner, kranar och truckar. Komponentstål i andra former levereras bland annat till industrier som tillverkar gruvverktyg, gruvmaskiner och lastbilar.

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