Vätgaslagring blir ”pusselbiten mellan industri och vindkraft”

2021-04-07 15:04  

Ett fullskaligt vätgaslager beskrivs av Vattenfall som en perfekt matchning mellan stålindustri och vindkraft. Men ett sådant behöver bli cirka 1 000 gånger större än det lager som nu byggs i pilotskala i Luleå.

Bolagen i Hybritprojektet, stålindustrins satsning på fossilfri tillverkning, meddelade under onsdagen att vätgaslagret i pilotskala nu byggs i Luleå. Det läggs på 30 meters djup och ska användas i två år.

– Vi tror att vi är först i världen för ett sådant här lager för vätgas. Det finns lager för andra gaser och exempel med vätgaslager i saltgrottor i USA, men inget med den här tekniken Lined Rock Cavern, säger Mikael Nordlander, chef för Vattenfalls industrisamarbeten.

Metoden Lined Rock Cavern innebär att bergrummets väggar kläs in med ett tätskikt. I Hybrits lager ska ett cylinderformat bergrum sprängas ut och kläs invändigt med ett lager av stål. Mellanrummet mellan stålskikt och berg fylls med betong.

”Nu har vi testat så mycket vi kan i labb”

Mycket av inspirationen till konstruktionen har hämtats från det så kallade Skallenlagret utanför Halmstad. Där är det naturgas som förvaras i ett bergrum under mark.

Men vätgas ger en del annorlunda utmaningar. Vätgasmolekylen är extremt liten och lätt och kan därför slinka ut genom minimala håligheter. Samtidigt är vätgasen explosiv om den kommer i kontakt med syre.

Lagret i Luleå ska därför utrustas med ett rörsystem i betongen som fångar upp och detekterar vätgas som eventuellt slinker ut genom stålskiktet.

En annan risk är att stålet försvagas genom så kallad väteförsprödning. Just för att väteatomen är så liten kan den tränga in i stål och försämra dess hållfasthet. Mikael Nordlander avslöjar inte exakt vilken typ av stål som har valts som tätskikt i pilotlagret, men försäkrar att det har testats omsorgsfullt.

– Vi har gjort labbtester och exponerat stålskiktet för vätgas och mekanisk belastning för att se att den inte försvagas eller tappar prestanda över tid. Nu har vi testat så mycket vi kan i labb, nästa steg är att testa i liten skala för att se att det håller, säger han.

Hybrit, som samägs av SSAB och de statliga bolagen LKAB och Vattenfall, investerar 250 miljoner kronor i en pilotanläggning för vätgaslagring i Luleå. Arkivbild. Foto: Magnus Hjalmarson Neideman/SvD/TT

Hybritbolagen vill också undersöka hur lagrets konstruktion klarar stora variationer i tryck. Ambitionen är att ett storskaligt vätgaslager ska bidra till att balansera elsystemet. Då måste vätgas snabbt kunna tappas ur lagret när behov uppstår, vilket gör att trycket i lagret ändras.

Tanken är att lagret ska tas i drift i början av nästa år. Därefter ska det användas och genomgå ett testprogram under två års tid.

Det byggs ungefär två kilometer från Hybrits pilotanläggning i Luleå, som är utrustad med en elektrolysör om 4,5 MW. Den vätgas som produceras i elektrolysören transporteras i rörledning till en kompressorbyggnad ovanför lagret, komprimeras till 200 bar och pumpas ned i lagret.

När vätgasen behövs tappas den ur lagret och leds via en annan rörledning till pilotanläggningens schaktugn, där järnmalm delas upp i järn och syre med hjälp av gasen i så kallad direktreduktion.

Mikael Nordlander. Foto: Elisabeth Redlig

Det underjordiska vätgaslagret omfattar 100 geometriska kubikmeter. Energimässigt kommer det att kunna lagra vätgas från 100 MWh el.

Det är en ganska liten storlek jämfört med vad som skulle behövas för ett fullstort stålverk. Vattenfall räknar med att ett lager om cirka 100 000 kubikmeter, på 100-150 meters djup, skulle behövas för att förse ett stålverk med vätgas i fem dygn.

”Genom lagring kan stålindustrin i Norrland vara flexibel”

Men ännu har bolagen i Hybritprojektet inte beslutat sig för att bygga ett vätgaslager i nästa fas. En demonstrationsanläggning för själva direktreduktionen ska byggas på LKAB:s område i Gällivare. Om det också blir ett lager avgörs av elpriset.

– Om det är stora prisskillnader på tidsskalan några timmar eller några dagar, då är det en ekonomisk poäng med att bygga ett lager. Vi är rätt övertygade om att det kommer att behövas ett lager i anslutning till anläggningen i Gällivare. Men vi vet inte om det är bråttom eller inte, säger Mikael Nordlander.

Vindkraftspark utanför Piteå. Foto: Magnus Hjalmarson Neideman/SvD/TT

En konkurrent till Hybritsatsningen dök nyligen upp i form av bolaget H2 Green Steel, som satsar på fossilfri ståltillverkning utanför Boden 2024. Bolaget siktar på samma metod som Hybrit, alltså direktreduktion med hjälp av vätgas, och tror sig behöva 12 TWh per år runt 2025.

– Det ändrar förutsättningarna en del eftersom det får en påverkan på elpriserna i området. Hela ekvationen med vindkraftens utbyggnad, ny elkonsumtion i stålsektorn och hur snabbt nätutbyggnaden går kommer att avgöra när vätgaslagret behövs i Gällivare. Men vi är inte klara med analysen än. Många förutsättningar ändras hela tiden, säger Mikael Nordlander.

Det finns stora förhoppningar knutna till vätgas som framtidens energibärare. Mikael Nordlander beskriver vätgaslagring som pusselbiten mellan fossilfri industri och väderberoende vindkraft.

– Utmaningen som vinden för med sig är variationer över ett par dagar. Vindkraften svänger typiskt inom några dygn, inte på minutnivå eller per timme. Det är sådana längre svängningar som vätgaslagret passar så himla bra till. Genom lagring kan stålindustrin i Norrland vara flexibel på ett sätt som matchar vindkraften, säger han.

Hybritprojektet

Bolagen i Hybritprojektet är Vattenfall, SSAB och LKAB. Målsättningen är en omställning av stålindustrin mot mer fossilfri tillverkning.

Genom direktreduktion med vätgas slipper man använda kol och koks för att dela upp järnmalmen i järn och syre. Då undviker man merparten av dagens koldioxidutsläpp i stålindustrin.

Ambitionen är att vätgasen ska tillverkas genom elektrolys av vatten. Då behövs stora mängder el, cirka 15 TWh per år.

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