Storskalig lagring av vätgas i bergrum

Figur 1: Byggnation av bergrum för lagring av gas. Bilden är från deminstrationsanläggningen Skallen utanför Halmstad.

Sveriges stålproduktion släpper idag ut stora mängder växthusgaser. Med initiativet HYBRIT hoppas SSAB, LKAB och Vattenfall göra stålproduktionen fossilfri genom att använda vätgas i processen. I HYBRIT:s forskningsprogram RP1 bidrar KTH Jord- och bergmekanik med att utveckla och förfina storskalig teknik för lagring av vätgas i bergrum, se figur 1.

En fossilfri stålproduktion
Senast 2045 ska Sveriges nettoutsläpp av växthusgaser vara nere på noll, enligt det klimatpolitiska ramverk som Riksdagen har fastställt. Det kommer att kräva stora omställningar i samhället, särskilt inom stålindustrin som länge varit bland de största utsläpparna. Initiativet HYBRIT (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology), som bildades 2016 av SSAB, LKAB och Vattenfall, syftar till att använda förnyelsebart producerad vätgas i stället för fossilt kol i reduceringen av järnmalmen, se figur 2. Om det lyckas, kommer Sveriges koldioxidutsläpp att minska med hela 10 procent. Målet är att få i gång fossilfri stålproduktion till år 2035.
Tanken är att producera stora mängder vätgas genom elektrolys med förnyelsebar el som energikälla. I ett framtida svenskt energisystem förväntas andelen väderberoende intermittent elproduktion att öka med större variationer i elpriser över tid som följd. Samtidigt kommer reduktionen av järnmalmen behöva ett relativt kontinuerligt tillskott av vätgas. I ett sådant system skulle möjligheten att lagra vätgas i stor skala i kombination med lämplig dimensionering av vätgasproduktionen utgöra ett viktigt och värdefullt verktyg för att öka flexibiliteten, balansera elsystemet, samt sänka produktionskostnaden för vätgasen och de slutliga stålprodukterna.
Reduktion av järnmalm med vätgas (så kallad direktreduktion) vet man fungerar i småskalig labbmiljö, så den stora ut-maningen i projektet ligger i att få detta att fungera i storskalig stålproduktion. För närvarande pågår ett antal pilotprojekt inom HYBRIT-initiativet. Exempelvis pågår i Luleå byggnationen av en pilotanläggning som inkluderar vätgasproduktion, vätgasbaserad direktreduktion av järnmalm och stålprodution. Anläggningen, som ska vara färdig för att tas i drift under 2020, kommer vara en viktig del i den fortsatta utvecklingen och optimeringen av HYBRIT-konceptet med avseende på teknikval, driftfönster, skaleffekter och krav på kringutrustning.

Artikelförfattare:
Johan Spross, KTH
Davi R. Damasceno, KTH
Fredrik Johansson, KTH
Jan Johansson, Naturgasteknik
Bojan Stojanovic, Vattenfall
Nicklas Simomsson, Vattenfall

Läs hela artikeln i Bygg & teknik nr 1/19