Från grått till grönt

Dagsläge och utmaningar

En stark industriell bas har i årtionden varit motorn för ekonomisk tillväxt på många marknader världen över. För att nå en nettonollekonomi måste utsläppen minskas. Det är en nyckelprioritering för såväl industrin som för politiska beslutsfattare. Centralt i sammanhanget är att minska koldioxidutsläppen från industrisektorer som stål, gödsel och cement, samtidigt som man säkrar överkomliga priser och internationell konkurrenskraft.

Förnybar vätgas, liksom dess derivat e-ammoniak och e-metanol, skulle kunna möjliggöra utfasning av fossila bränslen inom industrin. Förnybar (“grön”) vätgas produceras genom vattenelektrolys som drivs med förnybar el ger inga utsläpp av växthusgaser. Andra former av vätgas kan produceras från fossila bränslen, kombinerat med avskiljning och lagring av koldioxid (“blå”) och från andra former av koldioxidsnål el, till exempel kärnkraft (“rosa”). Alla dessa typer av vätgas kan ha påverkan för att uppnå en storskalig utfasning av koldioxid. För närvarande används årligen cirka 8 Mt vätgas i Europa som råvara i oljeraffinaderier och som en kritisk komponent i produktionen av ammoniak, metanol och andra kemikalier. Vätgas produceras för närvarande huvudsakligen med energi från gas (“grå”) och kol (“svart”), och ger upphov till växthusgasutsläpp på mer än 70 Mt enbart i Europa.

Dessutom kan vätgas spela en avgörande roll för att producera “grönt” stål genom direktreduktion av järnmalm (DRI – Direct Reduction Iron), som alternativ till den konventionella kolbaserade reduktionsmetoden. Detta innovativa tillvägagångssätt är för närvarande under utveckling i flera europeiska projekt. Bland dessa kan nämnas HYBRIT och Stegra i Sverige. Vätgas kan också användas för att generera processvärme vid hög temperatur som krävs för cement- och glasproduktion.

Vätgasens potential har noterats av EU:s beslutsfattare. EU har enats om en skyldighet att använda förnybar vätgas i industrin med fastställda mål för 2030 och 2035 som anges i det reviderade direktivet om förnybar energi. Detta kommer att skapa en efterfrågan på cirka 4 Mt förnybar vätgas per år till 2030 – från noll idag. EU siktar ännu högre, med det ambitiösa målet i RePowerEU som förutser en årlig produktion plus import av 20 Mt förnybar vätgas senast 2030.

Trots stark politisk vilja har de tekniska och ekonomiska utmaningarna gjort att användningen av förnybar vätgas har ökat långsamt. De höga kostnaderna och industrins investeringsmöjligheter är de främsta hindren för utveckling av en ny vätgasekonomi. För att vätgasekonomin ska kunna utvecklas är det nödvändigt att minska skillnaden mellan kostnaderna för vätgasförsörjning och industrins vilja att betala för den.

Utbud av och efterfrågan på förnybar och koldioxidsnål vätgas i Europa (i Mt/år fram till 2030)

Framåtblick

Vätgasproduktionen förväntas öka avsevärt inom överskådlig framtid. Utvecklingen drivs av en ökad efterfrågan inom sektorer som transport och tillverkande industri. Flera marknader har redan annonserat att antalet projekt som är planerade för 2030 har utökats avsevärt. Än så länge är det kostsamt att producera vätgas, men Internationella energirådet (IEA) förutser en kostnadsminskning på 30 % för förnybar vätgas till 2030. För att bedöma konkurrenskraften är det viktigt att värdera koldioxidkostnaderna utifrån mekanismer som EU:s system för handel med utsläppsrätter (EU ETS) eller gränsjusteringsmekanismen för koldioxid (CBAM). Stegra i Sverige strävar efter kostnadsmässig konkurrenskraft genom att redovisa miljöpåverkan i sina produktionsprocesser för vätgas.

Efterfrågan på förnybar vätgas i Europa har inte tagit fart så snabbt som man hoppats. Den potentiella efterfrågan är dock enorm och överstiger vida potentialen för nationell produktion. I Tyskland, till exempel, räknar man med att importera upp till 70 % av sitt vätgasbehov fram till 2030, enligt landets strategi från 2023. Denna import kan ske via rörledningar från andra EU-länder, inklusive Norge, Danmark och Spanien, eller via fartyg, företrädesvis i form av ammoniak, från regioner som Mellanöstern, Nordafrika, Latinamerika eller USA.

Inom Europa tenderar produktionen av vätgas att förläggas till regioner med god tillgång på förnybar el (t.ex. i form av sol-, vind- och vattenkraft). Detta placerar länder som Spanien, Portugal och de nordiska länderna i en mycket bra position för att dra nytta av relativt billig förnybar energi och därmed förmånlig vätgasproduktion, samt för att utveckla exportprojekt eller nya industrier som grönt stål, e-metanol och e-ammoniak/gödningsmedel.

Efterfrågan på förnybar vätgas i Europa (RED III-skyldigheter, efterfrågan på förnybar vätgas 2030)

Kostnaden är det främsta hindret för att snabbt införa förnybar vätgas i industrisektorn. Dock verkar det finnas förbättringar i sikte, med ökad stabilitet i regelverk, incitamentssystem och tillgång till finansiering. I de sektorer där det finns få eller inga alternativ till vätgas, måste investeringar göras oavsett om incitamentet är lagstadgade skyldigheter eller att kostnader måste slussas vidare till slutproduktens pris. Variationerna är stora mellan olika sektorer. Till exempel kan nämnas att medan kostnaderna för att producera grönt stål kan ligga 20–50 % högre än för konventionellt stål, förväntas det typiska försäljningspriset för en bil bara öka med 1–2 %, en kostnad som kan komma att bäras av konsumenterna. I andra sektorer, som gödsel, är de tillkommande kostnaderna svårare att vidarebefordra till lantbrukarna eftersom det i sin tur kan påverka livsmedelspriserna. Stödåtgärderna bör därför riktas till de sektorer som behöver mest stöd för att minska sina koldioxidutsläpp samtidigt som överkomliga konsumentpriserbibehålls.

Värdekedja för vätgas (produktion – lagring/distribution – användning)

Rapporterad kapacitet för globala projekt för vätgasproduktion, fördelat på slutanvändningsområde och driftsättningsår (Mt/år)