Hydrogen fra gass: En kostnadseffektiv vei for Europa - Energi og Klima

Hydrogen fra gass: En kostnadseffektiv vei for Europa

Equinor mener Europa trenger lavutslippsløsninger som hydrogen basert på naturgass med karbonfangst og -lagring – i tillegg til vind, sol og batteriløsninger.

2 kommentarer
Her taues Aasta Hansteen-plattformen fra Stord i april 2018. Equinor mener hydrogen fra gass med CCS vil være en kostnadseffektiv vei for Europa. (Foto: Olaf Nagelhus, Woldcam, Statoil)

Anders Bjartnes, ansvarlig redaktør i Energi og Klima, etterlyser i sin blogg 10. mai 2018 «gode politiske analyser og kvalitetssikrede regnestykker som viser forutsetningene for at hydrogenproduksjon fra naturgass kombinert med CCS kan være både bærekraftig og lønnsom».

I denne artikkelen argumenterer jeg for at rene hydrogenløsninger som baserer seg på dagens naturgassinfrastruktur vil være den mest kostnadseffektive veien for Europa til å nå sine utslippsmål.

Bjartnes etterlyser om hydrogen fra naturgass i det hele tatt kan konkurrere i Europa, da energimarkedene gjennomgår store endringer. Videre skriver han at de trender vi i dag ser med fornybar kraftgenerering, digitalisering (effektivisering) og desentralisering av produksjon vil forsterkes i fremtiden. Det relevante spørsmålet blir derfor om Europa trenger lavutslippsløsninger som hydrogen basert på naturgass med karbonfangst og -lagring (CCS) all den tid vind, sol og batteriløsninger i tillegg til å være rene og fornybare, også er konkurransedyktige på pris i mange markeder.

Varmemarkedet

Equinor er av den klare oppfatning at man vil trenge begge deler, da energimarkedet er veldig sammensatt med ulike segmenter som vil kreve forskjellige løsninger for å fjerne dagens CO2-utslipp. I noen segmenter er det enkelt å erstatte nåværende energiløsninger med fornybare, i andre er det det ikke. Personbiler er et godt eksempel på et område hvor fornybar produksjon av elektrisitet kombinert med moderne batteriteknologi gir løsninger som er minst like gode som de tradisjonelle fossil-baserte. I første rekke for lette og mellomstore personbiler, men på sikt også for tyngre kjøretøyer ettersom teknologien utvikles videre.

I den andre enden av skalaen finner vi tungindustri og det såkalte varme-markedet. Hydrogen kan anvendes i begge, men la oss se nærmere på varmemarkedet. I Norge er vi vant til å varme husene våre og koke middag på strøm, og det er da nærliggende å forvente at dette også vil være den beste løsningen for resten av Europa så snart de har fått faset ut kull, gass og atomkraft og erstattet dette med ren strøm fra vind og sol.

Problemet er bare at dette energimarkedet (oppvarming) er enormt stort i volum og i tillegg varierer det betydelig gjennom årstidene. Det kreves derfor et system som er robust nok til å levere forutsigbar energi gjennom en kald vinterperiode, både når det gjelder daglig kapasitet og ikke minst tilstrekkelig lagerkapasitet. I dag blir dette håndtert av et formidabelt nettverk basert på naturgass. Dersom naturgass fases ut, må den erstattes av et elektrisk nettverk som vil måtte forsterkes og bygges ut betydelig sammenlignet med det Europa har i dag.

Enorme mengder energi

I denne sammenheng refereres det ofte til at det i dag transporteres fire ganger så mye energi gjennom naturgass-nettverket som gjennom strømnettet i både Storbritannia og Nederland i gjennomsnitt. I kalde perioder er forholdet nesten 1:10, noe som setter potensielle infrastrukturforsterkninger i perspektiv. Lokale, desentrale løsninger som at husholdninger installerer solceller eller har sin egen vindturbin, vil avhjelpe noe. Bruk av elbil som energilager samt smarte forbruksløsninger som å vaske klær og lade bilen om natten bidrar stort sett bare til å jevne ut de daglige produksjons- og forbruksmønstrene, men de er ikke egnet til å adressere de store sesongsvingningene.

Det er beregnet at naturgass leverte 1500 TWh med fleksibel energi til Europa vinteren 2012-2013 (kun sesongvariasjonen, årlig konsum var mye høyere). En hydrogen-løsning basert på naturgassreformering med CCS kan i fremtiden løse samme behov for å møte sesongvariasjonene uten CO2-utslipp. Vannkraft vil være en attraktiv løsning som energilager av fornybar elektrisitet, men dagens og potensielle fremtidige magasiner vil ikke ha kapasitet til å levere så store energimengder. 1500 TWh tilsvarer for øvrig 200 Blåsjø-utbygginger, som er Norges største kunstige innsjø/vannmagasin.

Kraftmarkedet

La oss så se nærmere på kraftmarkedet. Fornybar kraftgenerering har en klar ulempe ved at strømproduksjonen er avhengig av vær og vind. På en virkelig kald vinterdag er det ofte høytrykk og vindstille. Europa er avhengig av løsninger som kan produsere strøm når det er behov for strømmen. I dag leveres denne forsyningssikkerheten av vannkraft og gasskraft. I fremtiden er det god grunn til å anta at dette markedet for fleksibel kraft vil bli en svært sentral komponent i energiforsyningen, spesielt ettersom kull- og kanskje atomkraft fases ut og vi faser inn store mengder tilfeldig kraft fra sol og vind. I tillegg er det grunn til å forvente at den fleksible kraftløsningen i størst mulig grad bør være utslippsfri. Vannkraft er det, men problemet er at det er begrenset utvidelseskapasitet.

Gasskraft er den reneste fossile kraftkilden i dag og reformering til hydrogen med CO2-fangst i produksjon av hydrogenet bør derfor ha et betydelig markedspotensial innen ren, fleksibel kraftproduksjon i fremtiden hvor bærebjelken (de prioriterte kildene) vil bestå av vind og sol. Selv om hydrogen til kraft «bare» ender opp som back-up til sol og vind i et fremtidig nullutslippssamfunn, er det likevel snakk om et betydelig energimarked. De beste vindturbiner har i dag en gjennomsnittlig årlig produksjon på rundt 50 prosent av installert kapasitet.

Ad
Ad

Norsk Klimastiftelse er Norges grønne tankesmie. Klimastiftelsen eier nettmagasinet Energi og Klima, gir ut notater og rapporter og holder frokostmøter og andre arrangementer.

Våre støttespillere:

At hydrogen har egenskaper som egner seg som balanserende energibærer i et nullutslippssamfunn, er én ting. Hva det vil koste og hvordan det bør produseres, er noe annet. La oss starte med det siste.

Hydrogenøkonomi

Hydrogen kan produseres av både naturgass samt av elektrisitet og vann. Det er da nærliggende å konkludere med at den ultimate løsningen er å installere ren, fornybar kraftproduksjon og deretter bruke denne elektrisiteten til å lage nødvendige mengder hydrogen av vann, helt uten å gå veien om fossile energikilder. Dette er i teorien fullt mulig, men problemet er at det trengs enorme mengder hydrogen for å løse de energilager- og fleksibilitetsutfordringer som er skissert ovenfor. Utfordringen med å erstatte Europas elektrisitetsproduksjon med fornybare kilder blir dobbelt så krevende dersom man også skal produsere nødvendig ren elektrisitet for deretter å lage hydrogen til lagerformål. Mengdene hydrogen man har behov for er MYE større enn det man kan lage av overskuddskraft, ref 1500 TWh.

Det betyr at man må etablere en betydelig større flåte med store vindparker som følge av kraftbehovet som en eventuell grønn hydrogenproduksjon utløser (i størrelsesorden 100-vis av gigawatt). Når man i tillegg vet at rundt 70 prosent av energien går tapt i konverteringskjeden (elektrisitet – hydrogen – elektrisitet), så sier det seg selv at dette blir dyrt. Det er Equinors syn at elektrolyse-basert hydrogen vil være et viktig supplement til et velfungerende og effektivt energimarked, men dette segmentet til være tjent med at en robust «hydrogenøkonomi» løftes av naturgassbasert hydrogen først.

Akseptabel kostnad

Ren hydrogen basert på naturgass kombinert med CCS er en gjennomførbar løsning til en akseptabel kostnad. Naturgassreformering er i dag den desidert vanligste fremstillingsmåten for hydrogenproduksjon. Dette forekommer i stor skala innenfor metanol- og gjødselproduksjon, samt raffineringsvirksomhet.

Det nye er å fange CO2 i fremstilling av hydrogen, noe som i disse dager studeres i Equinors samarbeidsprosjekt med Vattenfall og Gasunie i Nederland. Det forventes at rundt 95 prosent kan fanges til en moderat kostnad. Deretter skal CO2 lagres permanent i geologiske formasjoner i havbunnen, tilsvarende det Statoil har gjort i over 20 år på Sleipner- og Snøhvit-feltene. Hydrogenproduksjonen vil i dette tilfellet skje i Nederland, mens den fangede CO2-en sendes på skip til Norge for lagring. Den samlede kostnaden av å lage en ren hydrogen verdikjede med tilnærmet samme størrelse og funksjonalitet som dagens naturgassløsning er under utredning, og noe endelig, kvalitetssikret estimat foreligger ikke ennå. Equinor forventer imidlertid at den totale kostnaden ved rene hydrogenløsninger inkludert energitap, reformering og CO2-håndtering vil medføre en dobling sammenlignet med dagens naturgassløsninger. Et slikt estimat er avhengig av mange faktorer, blant annet synergier med fullskala CCS-prosjektet som for tiden diskuteres i Norge.

I tillegg til hydrogen-kraftprosjektet i Nederland jobber Equinor også med Northern Gas Network, et gassdistribusjonsselskap i Storbritannia. Der ser vi på å erstatte naturgass med hydrogen til varme-markedet i Storbritannia. Vi planlegger å publisere en tung rapport som beskriver tekniske løsninger så vel som kostnader mot slutten av 2018. I mellomtiden jobber vi hardt mot myndigheter i Europa for å få på plass finansielle rammebetingelser som kan dekke ekstrakostnaden ved å gjøre norsk naturgass utslippsfri. Hydrogenløsningene Equinor jobber med er av stor betydning for den fremtidige verdien av våre naturgassressurser, samt at løsningene representerer betydelig industriell aktivitet. I tillegg viser vi globalt lederskap ved å utvikle lavutslippsløsninger som virkelig monner.

Bli abonnent!

2 kommentarer

  1. Jorunn Lauvstad

    Grønn hydrogen er – så vidt jeg forstår, billigere enn hydrogen fra naturgass med CO2 fangst og lagring.
    Dessuten unngår en lekkasje av metan under utvinning og transport av naturgassen. Det er ingen
    problemer med å skaffe nok fornybar energi til elektrolyse av vann straks dette blir lønnsomt. Flytende
    vindturbiner i Nord-Atlanteren kunne for eksempel skaffe nok fornybar energi til hele verden.
    En supplerende løsning kan være å produsere bio-naturgass som erstatning for fossil naturgass.
    https://cleantechnica.com/2018/05/24/gas-from-grass-could-be-an-eco-friendly-bio-fuel/

  2. Kjell Traa

    Kjell Traa

    Denne artikkelen baserer seg på tvilsomme forutsetninger og planer:
    1. I innledningen skriver Steinar Eikaas (leder lavkarbonløsninger, Equinor), blant annet: » … rene hydrogenløsninger som baserer seg på dagens naturgassinfrastruktur….» Dette er helt urealistisk, fordi hydrogen er et langt mer krevende medium å håndtere enn naturgass (sprøhet/brudd i rør og lekkasjer). Uten å gå mer i detalj, er det overveiende sannsynlig at det meste av dagens infrastruktur må skiftes ut, om en tenker seg at hydrogen skulle erstatte naturgass, og dette burde Eikaas for lengst ha sjekket med Equinors meget kompetente materialtekniske miljø.
    2. Eikaas skriver om de enorme energimengdene som strømmer gjennom dagens naturgass nettverk og setter i den forbindelse likhetstegn mellom TWh levert som varmeenergi og TWh som elektrisk strøm. Mange gjør dessverre det samme, men det er riv ruskende galt.
    3. Direkte bruk av gass til oppvarming av hus og hjem (enten det dreier seg om naturgass eller hydrogen), er like ille, sett ut fra ressurshensyn, på grunn av ekstremt lav energiutnyttelse (i størrelsesorden 5 – 10 %). Dette er elementær fysikk, som igjen altfor mange ikke har peiling på. Selv de som kaller seg fagfolk innenfor oppvarming, slår om seg med påstander om at direkte fyring med gass gir 90 % energiutnyttelse, altså stikk motsatt av virkeligheten. Når vi samtidig vet at mer enn halvparten av norsk eksportgass går til lav verdig oppvarming, så gir det seg selv at dette ikke bare er ressurssløsing i gigantisk målestokk, men også et stort potensial for reduksjon i utslipp av CO2.
    En opplagt konklusjon er derfor at direkte bruk av gass burde fases ut raskest mulig. Men prøv (som eksempel), å fortelle både Equinor og bransjeorganisasjonen Norsk olje og gass dette !!
    4. Konvertering av naturgass til hydrogen som brensel i kraftverk er absolutt feil prioritering. Punkt 1, sett i større sammenheng, må være å bli kvitt kullkraften. Forutsetningen som ligger til grunn er dessuten CCS, som vanskelig vil la seg realisere i større skala, før karbonprisen er minst tidoblet ift. dagens nivå.
    Nøkkelen til å oppnå utslippsreduksjon som monner, er å fase kull til fordel for naturgass. Planene om å erstatte naturgass med hydrogen er derfor nok et blindspor som en har begitt seg inn på, heiet fram av forskermiljø.

Kommentarfeltet er stengt.