Fimpec
Blogg

Vätemarknadens nuvarande tillstånd och framtid

Onni Tikkanen Energikonsult

Man har satt upp ambitiösa tillväxtmål för grön väteproduktion i både Finland och EU. I den här artikeln reflekterar Onni Tikkanen från Fimpec över vilka förutsättningar det finns för utveckling och vilka möjligheter den erbjuder.

Begreppet väteekonomi har varit bekant sedan 1960- och 70-talen. I sin nuvarande betydelse är det primära målet för väteekonomin att ersätta fossilt väte med utsläppsfritt väte och att ersätta förbrukningen av fossila bränslen inom sektorer som är svåra att elektrifiera, såsom sjöfart och luftfart, med väte och dess derivat. Begreppet har dykt upp då och då som svar på kriser, och på senare tid har kampen mot klimatförändringarna åter aktualiserat väteekonomin. Skillnaden den här gången är länders och organisationers tydliga vilja att bekämpa klimatförändringarna och bli av med sitt beroende av fossila bränslen.

I dag är produktionen av och efterfrågan på väte ganska stabil. År 2021 var den globala vätgasförbrukningen 94 miljoner ton. Av den här siffran stod oljeraffinering för 40 miljoner tonförbrukning och resterande 54 miljoner ton förbrukades av industrin. Inom industrin används väte främst för produktion av gödselammoniak, metanol och direktreducerat stål. I dag produceras nästan 99 procent av vätgasen från fossila bränslen, främst genom ångreformering av naturgas.[1] År 2020 producerade Finland 145 000 ton vätgas, främst för oljeraffinering.[2] Den globala efterfrågan på väte beräknas växa med 20–40 procent fram till 2030, och efterfrågan på väte kommer också att drivas av nya konsumtionsområden, såsom vätgasreducerad stålproduktion.[1]

Utöver den nuvarande efterfrågan och nya industriella tillämpningar för väte, ses väte som ett substitut för fossila bränslen som är svåra att ersätta. Som en del av EU:s Fit for 55-lagstiftningspaket sätter EU:s REFuelEU-förordning upp ett mål på 1,2 procent av förbrukningen av syntetiskt flygbränsle senast 2030 och en andel på 35 procent senast 2050.[3] Inom sjöfartssektorn är målet 1 procents förbrukning av syntetiska bränslen och 6 procents utsläppsminskning fram till 2030, och 80 procents utsläppsminskning fram till 2050.[4]Med nya tillämpningar förväntas efterfrågan på väte öka betydligt, även om utbudet av prognoser är ganska brett. År 2040 förutspås efterfrågan vara 200–300 Mton och år 2050 upp till 500–600 Mton. [5,6]

Grönt väte ses som en nödvändig lösning för att minska fossila utsläpp från industrin

Grönt väte, som framställs genom elektrolys med förnybar el och vatten, ses som en viktig del av lösningen för att minska fossila utsläpp från industrin. Det här perspektivet bygger på att många industriella processer som använder väte inte genererar direkta utsläpp, utan utsläppen sker indirekt genom väte- och elproduktion istället, till exempel vid ammoniakproduktion. Dessutom kan användningen av väte bidra till att undvika koldioxidutsläpp i många industriella processer, som vid ståltillverkning.

Om Finlands nuvarande väteproduktion görs helt grön, skulle det krävas cirka 1–1,4 GW elektrolysatorkapacitet för att producera motsvarande mängd väte genom elektrolys, beroende på driftstimmar och verkningsgrad, och nästan 8 TWh el, som motsvarar över 11 procent av Finlands nuvarande elproduktion.[7] Elförbrukningen skulle därmed vara betydande jämfört med Finlands nuvarande elproduktion. Finlands produktionskapacitet för förnybar energi förväntas dock öka kraftigt under de kommande åren, vilket är en central förutsättning för väteekonomin.

Mot bakgrund av de senaste nyheterna kan den nödvändiga elektrolysörkapaciteten på 1–1,4 GW till och med uppfattas som liten. Finlands vätestrategi har som mål att producera 10 procent av EU:s gröna väte, cirka en miljon ton per år fram till 2030.[8,9] För att uppnå det här målet skulle det krävas cirka 6–9 GW elektrolysörkapacitet i Finland och 60–90 GW på EU-nivå.

Den sammanlagda kapaciteten för de investeringsplaner för grönt väte som offentliggjordes i Finland fram till sommaren 2023 är cirka 7,5 GW, vilket stämmer väl överens med målet.[10] Största delen av de planerade projekten skulle producera väte för vidare industriell användning, metan och andra kolbaserade elektriska bränslen samt ammoniak för industrin samt för marina bränslen. Det är dock viktigt att notera att de flesta av dessa offentliggjorda projekt med grönt väte fortfarande befinner sig i förstudie- eller utredningsfasen och inga investeringsbeslut har fattats för tillfället, med undantag för P2X Solutions anläggning i Harjavalta.

Väteelektrolys ger flera slutprodukter

Det är viktigt att notera att väte inte är den enda slutprodukten vid elektrolys. Förutom väte produceras syre och spillvärme som biprodukter vid väteelektrolys. Syre och värme kan säljas för industriellt bruk, och särskilt i Finland kan spillvärme också säljas till städernas fjärrvärmenät. Dessutom gör grön väteproduktion det möjligt att verka på elmarknaden. Massiv elförbrukning erbjuder en möjlighet att delta på elmarknaderna genom efterfrågeflexibilitet. Elektrolysörens deltagande på reservmarknaden möjliggör ytterligare kassaflöde och därmed bättre lönsamhet för investeringar i grönt väte samtidigt som det stödjer nätet.

Väte ses också spela en roll i energiproduktionen. Variationen i förnybar elproduktion kan balanseras genom att producera vätgas från överskott av förnybar el med en elektrolysör, och på motsvarande sätt från vätgas med en bränslecell när tillgången på förnybar el är låg. Det här skapar också synergifördelar, eftersom syret som produceras som en biprodukt vid elektrolys kan användas som bränsle för bränslecellen tillsammans med vätgas. På motsvarande sätt kan vattnet som genereras som en biprodukt av bränslecellens elproduktion användas som råvara i elektrolysören och därmed minska systemets totala vattenförbrukning.

En annan viktig synergifördel är relaterad till bränslecellstekniker. Reversible Solid Oxide Fuel Cell (RSOC) är ett exempel på en teknik där man kan producera både väte och elektricitet genom att ändra reaktionsriktningen. En väteproducent kan alltså delta på både väte- och elmarknaden med en enda investering.

EU ställer krav på grön väteproduktion

Elpriset är inte den enda mekanismen som driver produktionen av grönt väte. EU:s RFNBO-förordning som antogs i juni 2023 och som kompletterar direktivet om förnybar energi (RED II), definierar produktionskraven för förnybara drivmedel av icke biologiskt ursprung, inklusive kraven för produktion av grönt väte.[11]

Ett av förordningens viktigaste krav är att produktionen av förnybar el som används för produktion av grönt väte och väteproduktionen anpassas till tillgången på förnybar energi på timbasis från och med 2030, dvs. väteproduktionen ska vara bunden till tillgången på förnybar energi.[11] Det här är ett avgörande krav, trots att det har stött på motstånd på grund av dess komplexitet, eftersom väteekonomin i första hand bör stödja den gröna omställningen snarare än bromsa den.

Författaren Onni Tikkanen arbetar som energikonsult på Fimpec Consulting och är magisterstuderande med inriktning på energiteknik vid Aalto-universitetet. Tikkanen har deltagit i teknisk-ekonomiska förstudier och utredningar av projekt för produktion av grönt väte och fungerat som ledande analytiker i Fimpec Consultings omfattande vätemarknadsstudie. Den här texten är ett sammandrag av Fimpecs vätemarknadsstudie.

Källor

  1.  International Energy Agency I. Global Hydrogen Review 2022. 2022 [refererad 17 augusti 2023]. Finns på: www.iea.org/t&c/
  2. Sivill L, Bröckl M, Semkin N, Ruismäki A, Pilpola H, Laukkanen O, et al. Vetytalous – mahdollisuudet ja rajoitteet. 8. maaliskuuta 2022 [refererad 17 augusti 2023]. Finns på: https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/163901
  3. Fit for 55: Parliament and Council reach deal on greener aviation fuels | News | European Parliament [Internet]. [refererad 17 augusti 2023]. Finns på: https://www.europarl.europa.eu/news/en/press-room/20230424IPR82023/fit-for-55-parliament-and-council-reach-deal-on-greener-aviation-fuels
  4. Eprs. BRIEFING EU Legislation in Progress.
  5. Green hydrogen economy – predicted development of tomorrow: PwC [Internet]. [refererad 17 augusti 2023]. Finns på: https://www.pwc.com/gx/en/industries/energy-utilities-resources/future-energy/green-hydrogen-cost.html
  6. Renewable Energy Agency I. GLOBAL HYDROGEN TRADE TO MEET THE 1.5°C CLIMATE GOAL PART I TRADE OUTLOOK FOR 2050 AND WAY FORWARD. 2022 [refererad 17 augusti 2023]. Finns på: www.irena.org/publications
  7. Energiavuosi 2022 Sähkö Energiateollisuus ry 12.1.2023.
  8. Regeringen godkände principbeslutet om vätgas – Finland har förutsättningar att tillverka 10 procent av EU:s gröna väte 2030 [Internet]. [refererad 17 augusti 2023]. Finns på: https://valtioneuvosto.fi/-/1410877/hallitus-hyvaksyi-periaatepaatoksen-vedysta-suomella-edellytykset-valmistaa-10-prosenttia-eu-n-vihreasta-vedysta-2030?languageId=sv_SE
  9. Hydrogen [Internet]. [refererad 18 augusti 2023]. Finns på: https://energy.ec.europa.eu/topics/energy-systems-integration/hydrogen_en
  10. Vihreiden investointien dataikkuna – Elinkeinoelämän keskusliitto [Internet]. [refererad 18 augusti 2023]. Finns på: https://ek.fi/tutkittua-tietoa/vihreat-investoinnit/
  11. Delegated regulation on Union methodology for RFNBOs [Internet]. [refererad 18 augusti 2023]. Finns på: https://energy.ec.europa.eu/publications/delegated-regulation-union-methodology-rfnbos_en

Läs dessa härnäst