System för produktion och användning av vätgas via sektorkoppling

Systemperspektiv för vätgasproduktion, sektorkoppling till fjärrvärme

RISE har drivit ett projekt, HyCoGen, som analyserat möjligheten till lönsam vätgasproduktion genom sektorkoppling till fjärrvärme. Nu pågår etapp 2 av projektet, med fler partners. Syftet är att visa hur vätgas i ett energisystem kan bli lönsamt och göra klimatnytta.

Vid omvandling av el till vätgas genom elektrolys blir cirka 34 % av energin förluster i form av värme. Projektet Hycogen (etapp 1) har analyserat hur dessa förluster kan tillgodogöras som fjärrvärme och därigenom öka processens verkningsgrad till cirka 95 %.

Systembild som visar möjliga restflöden och extraintäkter (gröna elipser) för vätgasproduktion i anslutning till en fjärrvärmeanläggning.

För varje kilo vätgas som produceras bildas åtta kilo syrgas, som kan användas i för att förbättra förbränningen i en avfallspanna. Alternativt kan syrgasen transporteras till ett närliggande vattenreningsverk, vilket minskar elanvändningen för de pumpar som idag cirkulerar luft i de biologiska reningsstegen.

Nedan finns länkar till en slutrapport samt 8 delrapporter inom olika aspekter på ämnet.

Fortfarande finns flera osäkerheter och frågeställningar som behöver en djupare analys kring både tekniska och ekonomiska förutsättningar för vätgasproduktion. Därför har Energimyndigheten beviljat ett ytterligare stöd för en förlängning.

Projektet kommer att analysera och föreslå lösningar på hur vätgasproduktion, med sektorkoppling till fjärrvärme och/eller -kyla, påverkas av förändrade driftstemperaturer i elektrolysörerna samt hur kylsystemet kan utformas för att maximera totalsystemets energieffektivitet. Integrerade vätgassystem bör från början konstrueras för att restvärmen ska komma större nytta utifrån lokala förutsättningar. Restvärmen kan därmed möjliggöra en betydande bränslesubstitution samtidigt som hela energisystemet blir mer robust.

Även om sektorkopplingen till fjärrvärme ökar intäktsmöjligheterna för vätgasproduktion, finns fortfarande ett antal osäkra parametrar som påverkar lönsamheten och investeringsviljan. Dessa kommer att analyseras vidare.

En ny frågeställning, efter Rysslands angrepp på Ukraina, handlar om lokal vätgasproduktion utifrån ett beredskapsperspektiv. Idag finns många tusentals reservkraftverk som drivs med diesel. Denna diesel vill man, av miljöskäl, inte använda utan det handlar om långtidslagring för ren beredskap. Med vätgas, som produceras med sektorkoppling, utan förluster, får man förutom den långsiktiga beredskapsfunktionen också samtidigt fler möjliga användningsområden, eftersom vätgasen med fördel omsätts. Dess ”utsläpp” blir bara vatten (H₂O). Anläggningen kan stödja elnätet, bidra till transportbränsle, starta ett lokalt elnät i ö-drift och serva en lokal trygghetspunkt. Exempelvis har Siemens Energy utvecklat ett koncept med deras gasturbiner i ”green idling mode”, dvs de körs i tomgång med 100 % vätgas för att mycket snabbt kunna bidra med extra reservkraft.

Ett av projektets partnerföretag, Karlstads Energi, har beviljats ett investeringsstöd på 160 MSEK från Klimatklivet för att bygga en anläggning på 20 MW, med sektorkoppling till befintligt fjärrvärmeverk. Denna anläggning kan bli ett intressant ”case” att följa och analysera i Hycogen 2. Även utmaningar som Luleå genomgår, där spillvärme från SSAB, som underlag för stadens fjärrvärme, på sikt försvinner. Hur kan planerad vätgasproduktion täcka upp istället?