Interessen for hydrogen har jevnt steget og trutt de siste årene – og skjøt ytterligere fart i 2020 – med hydrogenstrategier fra EU, Tyskland og Frankrike for å nevne noen. I Norge ble den første nasjonale hydrogenstrategien lansert i juni 2020. I vår skal det legges frem et eget veikart for bruk av hydrogen i Norge.

Ekspertintervjuet

Martin Tengler er senior hydrogenanalytiker ved BloombergNEF.

I forbindelse med vår nye temarapport om hydrogen, har vi snakket med analytiker Martin Tengler fra BloombergNEF for å få et globalt overblikk. Hvor det gir mening å fase inn hydrogen og hvordan er kostnadsbildet i dag – og om ti år?

– Dette er ikke første gang i historien det snakkes stort om hydrogen. Tidligere har ikke det resultert i en storstilt innfasing. Hva gjør det annerledes nå?

– Du har rett i at det tidligere har vært bølger av entusiasme for hydrogen. På 1950-tallet ble det foreslått som drivstoff for luftfart, på 1970-tallet for biler og på nytt igjen på midten av 2000-tallet. Da skulle man selge hundretusenvis av hydrogenbiler, men det skjedde ikke. Så, som du påpeker, har det vært et håp som aldri virkelig materialiserte seg. Og som oftest har det involvert personbiler.

Det som er annerledes denne gangen er at hydrogen er et verktøy for å avkarbonisere økonomien. Og spesielt de sektorene hvor det er vanskelig å elektrifisere direkte. På noen områder, som for eksempel stålproduksjon, hjelper det ikke med mer sol- eller vindkraft. Og det er her hydrogen kan spille en rolle, for å produsere den varmen eller skape den kjemiske reaksjonen som trengs.

Industri og tungtransport driver markedsutviklingen

– Om vi fortsetter det resonnementet, hvilke sektorer er mest egnet for å ta i bruk hydrogen?

– For det første er hydrogen allerede et veldig stort marked. Den årlige produksjonen er mer enn hundre millioner tonn hydrogen, og 99 prosent produseres fra fossil energi uten karbonfangst og lagring. Noe som betyr at det er en sterkt forurensende prosess i dag.

Dette intervjuet er gjort i forbindelse med vårt nye temanotat: Hydrogen som klimaløsning. Her finner du mer informasjon om ulike vippeelementer og vippepunkter, fortalt gjennom intervjuer med ledende forskere på området.

Les notatet her

Når vi snakker om sektorer som kan bruke hydrogen laget av fornybar energi, grønt hydrogen, er det fornuftig å se dit hydrogen brukes i dag. Som produksjon av ammoniakk og oljeraffinering.

Deretter har du områder hvor hydrogen ikke brukes i dag. BloombergNEF har beregnet at karbonprisen som kreves for å gjøre et bytte til grønt hydrogen i stålproduksjon, kan være så lav som 50 dollar per kg CO_2,, hvis du kan produsere grønt hydrogen for 1 dollar per kg. Noe vi tror kan være mulig, sannsynligvis før 2050 i mange land.

I tillegg til industri, kan transportsektoren være godt egnet for hydrogen. Ikke for personbiler, men i tungtransport og lastebiler, hvor batterier har en vektulempe. I maritim sektor tror vi hydrogen vil spille en rolle som viktig bestanddel i ammoniakk.

To hovedårsaker til kostandsfall

– Du nevnte en karbonpris på femti dollar per kg CO₂ som tilstrekkelig for å ta i bruk grønt hydrogen for stålproduksjon. Hvis vi ser på kvoteprisen for EU-kvoter i dag er det ikke langt unna det prisnivået. Men dette er hvis kostnaden for grønt hydrogen reduseres kraftig, til 1 dollar per kilo. Hvordan kan det oppnås?

– I dag er kostnaden for hydrogen fra fossil energi ca 1 dollar per kilo, sammenlignet med 2,5-4,5 dollar for grønt hydrogen fra et topp moderne, godt optimalisert system. Du kan egentlig si det er en teoretisk oppnåelig pris.

Så hvordan redusere kostnaden? For det første forventer man et betydelig kostnadsfall for elektrolysører. Fra 2014 til 2019 viser BNEF-analysen en kostnadsreduksjon på 40-50 prosent. Dette fallet tror vi fortsetter i takt med økt produksjon.  For det andre blir fornybare energikilder som vind- og solenergi billigere. Det er den viktigste faktoren, siden elektrisitet utgjør den største kostnaden for å lage grønt hydrogen.   

Tror grønt hydrogen vil vinne på pris

– Hydrogen produsert fra naturgass, kombinert med karbonfangst- og lagring, såkalt blått hydrogen, er også et tilnærmet utslippsfritt alternativ. Og er svært interessant for Norge som har store gassressurser. Hva vet vi om kostnadsbildet for blått versus grønt hydrogen?

– Det er få steder hvor man i dag produserer hydrogen og fanger utslippene. Globalt kjenner vi i BNEF til fire anlegg, og forutsatt at kostnadene vi samlet inn fra disse er representative for en bredere trend, så er kostnaden for lagring av karbon per kilo produsert hydrogen ca 0,60 dollar per kg. Hvis du legger det til kostnadene for produksjon av hydrogen fra billig, fossil energi, så får du en pris på 1,60 dollar per kg for blått hydrogen.

Når du sammenligner det med kostnadene for å produsere grønt hydrogen i dag, er det mye billigere. Men når du legger forventet kostnadsutvikling til grunn, er grønt hydrogen det billigste alternativet de fleste steder innen 2030, og i hvert fall innen 2050.

Årsaken er at produksjon av hydrogen fra fossil energi allerede er en godt optimalisert prosess. Selv forutsatt at CCS blir helt gratis – som det selvfølgelig ikke vil – vil kostnaden fra fossil energi med CCS aldri være lavere enn kostnaden for hydrogen uten CCS, eller ca 1 dollar per kg hydrogen.

Med forventet prisfall på fornybar energi og elektrolysører, kan grønt hydrogen bli billigere enn det. Men det skjer nok ikke på en stund, og det kreves sannsynligvis en kombinasjon av karbonpriser og subsidier for å få industrien i gang.

Tilgang på areal kan skape regionale utfordringer

– For å lage grønt hydrogen trenger du store mengder fornybar energi. Ifølge klimascenarioet New Energy Outlook 2020– som følger et utslippsbudsjett til godt under to graders oppvarming globalt, vil et hydrogenbasert scenario trenge 38 prosent mer enn dagens globale produksjon av elektrisitet. Hvor mye fornybar kapasitet vil vi da trenger til hydrogenproduksjon?

– Det avhenger av hvilken elektrisitetskilde man benytter. Dersom alt hydrogenet blir laget fra kjernekraft med 100 prosent kapasitetsfaktor, et ekstremt usannsynlig scenario, vil man trenger rundt 5 TW elektrolysører og 5 TW kjernekraft. Med havvind ca 7 TW elektrolysører og 9-10 TW havvind. Mens en 50/50 løsning med landbasert vindkraft og solenergi vil trenge 9-10 TW med elektrolysører og 7 TW hver fra vind og sol. Min magefølelse er at vi kommer til å ende opp et sted mellom det andre og tredje scenarioet.

– Med behov for så mye fornybar energi, vil vi gå tom for areal å bygge på?

– Det er et viktig spørsmål. Først to gode nyheter: Globalt er det nok areal for å bygge så mye fornybar energi som trengs. Og ved å bygge mye, får man trolig enda større skalaeffekter.

Men på regionalt nivå er det utfordringer. Noen områder har gode forutsetninger for å produsere hydrogen; Nord-Afrika, Australia, land i Sør-Amerika, til og med Norden. Her er det både plass og tilgang til billig fornybar energi, og man kan produsere mer hydrogen enn man trenger.

Andre land, som Japan hvor jeg bor, har ikke nok areal. Det er svært usannsynlig at Japan både kan avkarboniere strømnettet og i tillegg ha nok fornybar energi til å produsere hydrogen. Derfor planlegger de å importere, men det i seg selv innebærer mange utfordringer.

Globalt eller nasjonalt marked?

– Markedsmessig, tror du vi vil se noen store knutepunkter som produserer og eksporterer hydrogen globalt?

– Hvis du kan produsere mye hydrogen på ett sted, vil det sannsynligvis være billigere enn tilsvarende mengde fra ti mindre anlegg. Men hvis du produserer hydrogen for et større område, må du frakte det til sluttkunden, noe som selvfølgelig vil øke kostnadene.

Holder man til like ved en rørledning som kan transportere hydrogen, kan den denne kostnaden være veldig lav. Men foregår transporten med lastebiler, eller til og med skip til steder som Japan, kan den fort bli svært høy.

Dersom du sammenligner hydrogen med naturgass i flytende form – LNG – så trenger du mer energi for å gjøre hydrogen flytende og mer plass for å frakte samme mengde energi. Da ser du raskt hvordan kostnadene øker.

Da tror vi det er mer fornuftig å frakte en hydrogenbinding som ammoniakk. I tillegg til å lagre mer energi per volumenhet, er en ekstra fordel at du kan bruke ammoniakk direkte, du trenger ikke å konvertere det tilbake til hydrogen.

For å gå tilbake til ditt forrige spørsmål, knapphet på areal i enkelte deler av verden gjør at vi nok vil se eksport fra store knutepunkter. Men tilgjengelige transportformer vil være en avgjørende faktor for hvor store geografiske markeder man får.

Nok for en stund på tilbudssiden, men …

– Vi har snakket om vekstkurver for grønt hydrogen, hva vet vi i dag om tilbud og etterspørsel i nær fremtid?

Så langt er 26 GW med elektrolysørerkapasitet kunngjort med oppstart innen 2030, samt ytterligere 22 blå hydrogenprosjekter. For de fleste er det ikke fattet endelig investeringsbeslutning, og vil nok ikke bli bygget som planlagt, mens andre prosjekt vil komme til. Så på tilbudssiden, har vi nok for en stund.

Hovedutfordringen vil være etterspørsel – hvem skal kjøpe alt det grønne hydrogenet? Vi vil sannsynligvis se etterspørselen øke sakte i begynnelsen, for deretter å øke jevnt og trutt etter 2025-2030. Mye av den tidlige etterspørselen kommer sannsynligvis fra et lite antall store prosjekter, for eksempel kraftturbiner som kjører på naturgass + hydrogen og stålverk som bruker hydrogen.

… Markedet må dobles innen 2030

– Hvor mye må etterspørselen vokse for å «treffe målet» i Bloomberg NEFs hydrogen- og elektrifiseringsscenario?

For å klare å holde den globale oppvarmingen til under to grader, må vi se en vekst på> 100 millioner tonn hvert femte år mellom 2030-2050. Med andre ord må hydrogenbehovet tidlig på 2030-tallet være doblet fra i dag – og alt må være grønt eller blått hydrogen.

Om vi kommer dit vil avhenge av hvor mye regjeringer er villige til å subsidiere og hvor høy CO₂-prisen blir. Så langt viser ikke våre anslag for kvoteprisen i EUs kvotemarked at grønt hydrogen vil være konkurransedyktig innen 2030 uten subsidier. Men jeg vil følge EU, Storbritannia og Norge nøye, hvor det er mest sannsynlig at ting først skyter fart. Kanskje også US for bruk av hydrogen i kraftproduksjon. En rekke gassturbiner blir planlagt, hvor en andel hydrogen er mulig, om tilbudet og incentivene er der.

– Avslutningsvis, er du selv optimist på vegne av hydrogen?

– Men for å oppsummere, så ser det lovende ut for en hydrogenøkonomi, med noen forbehold. I flere sektorer er ikke hydrogen den ideelle løsningen. Da er det bedre med batterier og direkte elektrifisering. Men for noen sektorer, spesielt innen industrien, kommer man ikke unna hydrogen dersom man mener alvor med å klare netto nullutslipp i 2050. Og det virker det som stadig flere land gjør.