Birkaland söker sin roll i nationella och internationella värdekedjor för vätgas

Om de pågående vindkraftsprojekten förverkligas kommer den årliga elproduktionen från vindkraft i Birkaland att uppgå till cirka 7000 GWh från 2030 och framåt. Om den totala elförbrukningen i Birkaland 2030 var densamma som 2019, dvs. ca 6000 GWh, skulle det finnas ca 1000 GWh ytterligare el per år kvar för vätgasproduktion i Birkaland. Detta alltså om inköp av el, som för närvarande inte är helt fossilfri, skulle upphöra. Denna mängd el skulle producera ca 380 GWh (0,38 TWh) vätgas. Som jämförelse kan nämnas att enligt Hydrogen Economy Strategy, som publicerats av Hydrogen Cluster Finland, kan totalt 12-98 TWh vätgas produceras i Finland år 2035.

Sitra uppskattar att elförbrukningen i Finland kommer att öka med över 20 % fram till 2035, om man vidtar de åtgärder som krävs för att uppnå målet om koldioxidneutralitet. I Birkaland skulle detta innebära en ökning av elförbrukningen till cirka 7200 GWh. I detta fall skulle grön vätgas inte kunna produceras utan att köpa el utifrån för att tillgodose regionens totala elbehov. Detta skulle kunna utgöra ett rättsligt hinder för vätgasproduktion i Birkaland, eftersom EU för närvarande kräver att förnybar energi som används för vätgasproduktion från och med 2028 måste vara "överskott" för att kvalificeras som grön vätgas.

Det finns ett antal tidsmässiga och geografiska villkor för att förnybar el ska vara "överskott". Till exempel får ett kraftverk som producerar el för en vätgasanläggning inte ha startat sin verksamhet mer än 36 månader innan vätgasanläggningen köper el från det, och samarbetande kraftverk och vätgasanläggningar måste vara belägna i samma elförsörjningsområde. Finland är ett enhetligt elområde, så överskottet av förnybar el bestäms i första hand på hela Finlands nivå, och användningen av köpt el i Birkaland utesluter inte nödvändigtvis användningen av lokalt producerad el för vätgasproduktion. Det är dock möjligt att den nationella lagstiftningen kommer att införa strängare geografiska begränsningar för vätgasproduktion än EU, vilket kommer att påverka vätgasproduktionspotentialen i Birkaland. Utvecklingen av den nationella lagstiftningen beror på elnätet och andra kriterier för "överskott" av förnybar el.

Om elförbrukningen av någon anledning inte skulle öka, eller om man inte helt behöver avstå från köpt el, skulle 1000 GWh överflödig ren el i dagsläget kunna producera ca 380 GWh eller 11,4 miljoner kg vätgas per år i Birkaland år 2030. Beräkningen utgår från att vätgasen produceras med dagens alkaliska och PEM-elektrolysörer, som kräver cirka 50 kWh el för att producera ett kilogram vätgas. Ett kilo vätgas innehåller cirka 33,3 kWh energi, vilket innebär att 67% av den el som används för att producera vätgas för närvarande kan återvinnas. I framtiden kommer elektrolysörernas effektivitet sannolikt att öka, vilket skulle kunna öka potentialen för vätgasproduktion i Birkaland. 

Ett annat antagande som använts i beräkningen är att de elektrolysörer som används i Birkaland skulle vara i drift 5000 timmar per år. De nuvarande elektrolysörerna kan producera vätgas i 2000-7500 timmar per år, så det antas att de mest effektiva och därmed de dyraste elektrolysörerna inte skulle användas.

Att beräkna produktionspotentialen för grön vätgas på ett tillförlitligt sätt är en stor utmaning eftersom den påverkas av ett antal okända variabler, såsom den framtida ekonomiska situationen och elektrifieringen av samhället, teknikutvecklingen och dess pris, förändrade väderförhållanden och förändrad lagstiftning. Den vägledande uppskattning av potentialen för vätgasproduktion i Birkaland som jag har gjort tyder dock på att Birkalands roll i vätgasvärdekedjorna inte kommer att domineras av primärproduktion. Jag kommer att diskutera de olika scenarierna för vätgasproduktion i Birkaland mer ingående i en Klimatvårens bloggserie på Birkalands förbunds webbplats i slutet av september.

Birkaland bör försöka vända den låga nivån av primär vätgasproduktion till sin fördel genom att profilera sig starkt i andra delar av värdekedjan i framtiden, men var? Låt oss först titta på vilka vätgasaktiviteter som redan pågår i regionen.

Birkaland har mycket på gång inom vätgassektorn

Kemira-anläggningen i Sastamala producerar vätgas som en biprodukt av natriumkloratproduktionen för massaindustrin. Den används nu för att producera utsläppsfri fjärrvärme för invånarna i Äetsä. Birkaland är angeläget att hitta andra, eventuellt mer ekonomiska användningsområden för vätgas i framtiden. T.ex. bygger Nordic Ren-Gas en Power-to-Gas-anläggning i Tarastenjärvi, som kommer att starta sin produktion 2026 och producera 35 000 ton förnybar syntetisk metan, 18 000 ton väte och 600 GWh fjärrvärme från spillvärme per år. Anläggningen kommer att utgöra en del av Ren-Gas ambition att producera cirka 20% av det bränsle som används av tunga transporter i Finland och 8% av landets fjärrvärmebehov till 2030.

En vätgastankstation för tunga transporter planeras också i Birkaland. Den kommer att integreras i LEMENE:s smarta energisystem i Lempäälä, som vid behov kommer att kunna fungera som en fristående ö, bortkopplad från det nationella elnätet. Vätgastankstationen kommer att kopplas till en småskalig anläggning för vätgasproduktion. Projektet kommer att genomföras av Flexens Oy Ab och Vireon Suomi Oy.

Andra vätgasaktiviteter i Birkaland kommer bland annat att genomföras av Tammerfors universitetsgemenskap. Tammerfors universitet studerar fotoelektrokemisk produktion av vätgas, medan TAMK utvecklar nya kompositmaterial och testmetoder för vätgastankar. Dessutom genomför många aktörer för närvarande sina egna vätgasstudier för att utforska sin potential i den accelererande vätgasekonomin.

Birkaland har många av de styrkor som behövs för vätgasekonomin

Ett brett spektrum av aktörer i Birkaland, från företag till offentliga organisationer, har visat intresse för att delta i vätgasekosystemet. Birkalands styrkor inom vätgas är starkt kopplade till dess mångsidiga kunnande. Birkaland har många aktörer som erbjuder högre utbildning, yrkesutbildning och fortbildning för att uppfylla kompetenskraven för energiomställningen och det FUI-arbete som krävs.

Birkaland har dessutom ett brett utbud av processteknik och tillverkningsindustri, till exempel tillverkare av motorer, tätningar, ventiler, kompressorer, beläggningar, mätinstrument och verktygsmaskiner, samt en diversifierad metall- och skogsindustri som kan ha kopplingar till vätgasekonomin. Bland annat Internationella byrån för förnybar energi (IRENA) har uppskattat att det finns en stor ekonomisk potential för vätgasekonomin, särskilt för tillverkare av instrument och maskiner. I de vätgasprojekt som hittills har startat i Birkaland är slutanvändarna främst inom transportsektorn.

Andra styrkor med Birkaland är dess centrala läge och goda tillgänglighet via väg, järnväg och flyg; före vätgasrörledningsnätet och massvätgastransporter kommer vätgas förmodligen att transporteras främst i trycksatta tankar med lastbilar och järnväg. Flygplatsen Tampere-Pirkkala är å andra sidan ett mycket intressant forskningsområde för vätgasekonomin på längre sikt.

Birkaland har, förutom de ovan nämnda styrkorna, ett väl utbyggt elnät och gott om vatten för elektrolys. Provinsen har också ett befintligt rörledningsnät för biogas och naturgas, vilket skulle kunna underlätta utvecklingen av en infrastruktur för vätgasöverföring, beroende på Gasgrids planer, och ett utmärkt fjärrvärmenät till vilket spillvärme från elektrolys kan överföras.

Vilka utmaningar står Birkaland inför?

Birkaland har naturligtvis också utmaningar att övervinna för att främja vätgasekonomin. Det finns fortfarande osäkerhetsfaktorer i utvecklingen av vätgasekonomin, i synnerhet ett ägg- och kycklingproblem i affärsvärlden. Vem kommer att våga producera ren vätgas innan det finns en stark efterfrågan på den? Och vem kommer att våga eller kunna utveckla produkter som kräver vätgas innan det finns gott om ren vätgas? Finns det tillräckligt med kvalificerad arbetskraft? Det finns ännu inte heller några tydliga riktlinjer för offentliga aktörer, t.ex. om hur vätgas ska zonindelas. Det finns ingen rättspraxis i frågan, och det finns till exempel ingen lagstiftning i Finland om vilket säkerhetsavstånd som bör avsättas för vätgasledningar.

Utmaningen i Birkaland är att elöverföringsnätet i provinsen har svagheter i de mest potentiella vindkraftsområdena och det finns inte mycket utrymme för vind- eller solkraftverk, vilket begränsar potentialen för grön vätgasproduktion. Provinsens läge, t.ex. avståndet till hamnområden, kan också innebära sina egna begränsningar för vätgasekonomin.

De viktigaste industriområdena för närvarande, som är de mest potentiella platserna för vätgasanläggningar ur ett regionalt planeringsperspektiv, ligger också huvudsakligen på avstånd från potentiella vindkraftsområden, vilket kan vara en utmaning ur ett lagstiftnings- och nätperspektiv. Ur ett administrativt och nätperspektiv skulle det lättaste sättet att producera grön vätgas vara att ansluta en vätgasproduktionsanläggning direkt till ett vind- eller solkraftverk (upp till 36 månader gammalt), så att den el som behövs för vätgasproduktionen inte alls skulle behöva transporteras genom nätet. Lyckligtvis har Fingrid planer på att stärka elöverföringsnätet i Birkaland så att överföringsproblem inte blir ett hinder för vätgasekonomin.

Slutligen

Birkaland har goda förutsättningar att bidra till att öka betydelsen av ren vätgas på energimarknaden och att hitta sin roll i nationella och internationella värdekedjor för vätgas. Vilken betydelse ekosystemet för vätgas i Birkaland har i dessa sammanhang kommer att bli tydligt när de aktörer som deltar i projektet hittar varandra under projektets gång och ekosystemet bildas. Regionens potential för vätgasekonomi har dock preliminärt identifierats, särskilt inom sektorerna transport, processteknikindustri samt forskning, utveckling och innovation.

Vi arbetar entusiastiskt med vätgasrevolutionen och är glada över att se det växande intresset för vätgasekonomins potential från olika aktörer!

Kom med och se på Birkalands vätgasekosystem på BotH2nia goes Pirkanmaa Field Tour and Vetyvoorumi den 19-20 september 2023. Deltagande i BotH2nia och Birkalands unions gemensamma evenemang är kostnadsfritt. Program, mer information och anmälan på https://www.both2nia.com/se/handelsekalender/uppkommande-handelser/both2nia-goes-pirkanmaa

Denna artikel har tidigare publicerats på Pirkanmaas blogg här: Birkalands potential för vätgasekonomi blir allt tydligare - Pirkanmaa liitto

LinkedIn-sida för Birkalands vätgasekosystem: https://www.linkedin.com/company/pirkanmaan-vetyekosysteemi/

Källor

Flexens Oy Ab. (2022). Flexens and HydRe collaborate to launch hydrogen transport in Finland: Letter of intent signed with Lempäälän Energia. Hämtad 14.6.2023 från: Flexens and HydRe collaborate to launch hydrogen transport in Finland: Letter of intent signed with Lempäälän Energia | Flexens 

International Renewable Energy Agency. (2022). Hydrogen Economy Hints at New Global Power Dynamics. Hämtad 14.6.2023 från Hydrogen Economy Hints at New Global Power Dynamics (irena.org)  

Lempäälän Energia Oy. LEMENE. Hämtad 14.6.2023 från LEMENE - Lempäälän Energia (lempaalanenergia.fi) 

Kanellopoulos, K. & Blanco Reano, H. (2019). The potential role of H2 production in a sustainable future power system - An analysis with METIS of a decarbonised system powered by renewables in 2050. EUR 29695 EN, Publications Office of the European Union, Luxembourg, ISBN 978-92-76-00820-0, doi:10.2760/540707, JRC115958

Loyens & Loeff: Duncker, R. (3.3.2023). EU Rules for the classification of renewable hydrogen. Hämtad 22.8.2023 från EU Rules for the classification of renewable hydrogen | Loyens & Loeff (loyensloeff.com)

Hydrogen Cluster Finland. (2023). Clean hydrogen economy strategy for Finland. Hämtad 22.8.2023 från H2C-H2-Strategy-for-Finland.pdf (h2cluster.fi)

Ramboll Finland Oy: Rauhala, A-M., Korri, J., Jalovaara, J., Mutikainen, M. & Kopra, J. (2021). Pirkanmaan energiajärjestelmä -selvitys. Microsoft Word - Pirkanmaan energiajärjestelmä selvitys FINAL.docx (sttinfo.fi)

Remes, M. Kemira: Vedystä päästötöntä kaukolämpöä. Kemianteollisuus. Hämtad 14.6.2023 från Kemira : Vedystä päästötöntä kaukolämpöä | Kemianteollisuus.fi

Ren-Gas Oy. Puhtaiden P2X -kaasupolttoaineiden ja CO2-vapaan kaukolämmön yhteistuotantolaitos Tampereen Tarastenjärvelle. Hämtad 14.6.2023 från Tampere - Ren-Gas Oy

Sitra muistio © Sitra: Roques, F., Le Thieis, Y., Aue, G., Spodniak, P., Pugliese, G., Cail, S., Peffen, A., Honkapuro, S. & Sihvonen, V. (2021) Sähköistämisen rooli Suomen ilmastotavoitteiden saavuttamisessa Kustannustehokas polku kohti päästötöntä Suomea. Hämtad 21.8.2023 från Sähköistämisen rooli Suomen ilmastotavoitteiden saavuttamisessa - Sitra 

Antaganden om elektrolysörer m.m. som ligger till grund för bedömningen av potentialen för produktion av grön vätgas i Birkaland:

Goodall, C. (11.6.2021). Some rules of thumb of the hydrogen economy. Hämtad 30.6.2023 från: Carbon Commentary | Chris Goodall