Hydrogen i vår tid

Hydrogen er en helt nødvendig del av energimiksen for å nå våre klimamål for 2030 og 2050. Flere aktører har jobbet godt med å modne initiativ for produksjon og bruk av hydrogen i Europa og i Norge. Endelig ser det ut til å løsne, det skrives avtaler om leveranser i virkelig stor skala og norske aktører tar grep for å utvikle teknologi og løsninger basert på hydrogen for å posisjonere seg på kort og lang sikt som leverandører, produsenter og aktører i omstillingen. Tiden er ikke inne for å så tvil om hydrogenets fortrinn og industrielle muligheter, det er faktisk nå det gjelder.

• Les mer om SINTEFs forskning på hydrogen

Norge er en energinasjon, vi eksporterer brorparten av all energi vi fremskaffer. Gjennom gasseksporten sendte vi 1350 TWh ut av landet i fjor. Samme tall for olje var ca 900TWh. Til sammenligning produserer vi i et normalår omtrent 156 TWh elektrisitet med en netto eksport på omtrent 13 TWh og synkende skal vi tro framskrivningene på forbruk og produksjon fremover. Det er forskjell på kvaliteten i elektrisitet og kjemisk energi i petroleumsprodukter. Vi får eksempelvis ikke strøm til PC’en direkte fra naturgass, ca. 40% går tapt i å konvertere naturgassenergien til strøm, derav forskjellen i «kvalitet». Men uansett ser man at eksporten av petroleum er dekader større enn elektrisitet.

EU har satt seg mål om 55% reduksjon av sine klimautslipp i 2030, hverken krig i Europa og trusselen mot forsyningssikkerhet har rokket på denne målsettingen. Dette er en rammebetingelse som Norge må forholde seg til, her kan man ikke ha skylappene på. Derfor er det fåfengt å bruke energisituasjonen i dag som rettesnor for strategisk agering og utvikling. Det vil simpelthen være et mindre marked for naturgass i EU rundt 2030. Også fordi EU setter alle kluter til for å endre energimiksen til fornybar kraft. I de fleste sektorer kan elektrisitet erstatte fossile brensler, se bare på elbiler. Dette gjelder dog ikke alle sektorer, noen steder trenger man faktisk karbon. Da må man ta i bruk CCS. Ofte blir dette opsjonene; CCS, hydrogen eller elektrifisering – og noen ganger trenger man alle. Man trenger molekyler til å redusere materialer i metallurgiske prosesser eller man trenger nullutslippsdrivstoff særlig i sektorer med stort effektbehov over lengre tid (fly, maritimt, anleggssektor mm). Men det er et behov og økende marked for hydrogen, ved bruk etterlater ikke hydrogen noe klimagassavtrykk.

Det er med andre ord helt vesentlig at vi bidrar til å løfte hydrogenmarkedet i Europa ved å tilby leveranser av hydrogen og teknologi for hydrogenøkonomien. Lav karbon hydrogen produsert fra naturgass som vi etter hvert vil streve med å få omsatt, og hydrogen produsert fra fornybar kraft som vil bli en stor aktivitet i årene fremover med de storstilte planene for utbygging av både sol og vind, også offshore vind.

Det vil bli tilgjengelig kapasitet av elektrisitet med veldig lave priser i EU i denne utviklingen, scenarioer fra England og tilsvarende i Tyskland viser 30-50% av tiden med nær null marginalkostnad i perioden 2030 og utover. Det forutsetter at markedet reguleres i større grad enn det gjøres nå, eksempelvis med differansekontrakter som går begge veier. Og det vil man gjøre fordi markedet ikke tar hensyn til slike eksterne faktorer som krig og forsyningssikkerhet. Det er ikke bare «butikk» det er også «politikk» som Jens Stoltenberg sa på NHO’s årskonferanse.

SINTEF har gjennom flere år frontet Nordsjøen som et springbrett for det grønne skiftet gjennom arrangementer under bla Arendalsuka og klimatoppmøtene i Glasgow og Sharm el Sheik. Disse arrangementene har hatt god deltagelse fra politikere, industri og akademia. Vi har gitt innspill til veikartet for hydrogen, hydrogenstrategien og vært en forskningsbasert faktaleverandør på blant annet CCS og hydrogen. Vi ser nå at disse scenariene utfolder seg og man har etablert langsiktige forskningssentre på hydrogen, fått i stand studier av hydrogentransport og -eksport og sist, men ikke minst, politisk dialog med viktige handelspartnere på energi. Derfor var det forløsende å høre den tyske næringsminister og visekansleren Robert Habeck sitt innlegg på NHO-konferansen hvor realisme og fakta har resultert i en erkjennelse om at fremtidig gassimport vil gå fra naturgass til hydrogen, og at CCS er en del av løsningen. Equinor og RWE skal realisere en hydrogen gassrørledning til Tyskland og Gassco arbeider med underlaget på dette sammen med et tysk selskap. Den første anvendelsen kan bli et kraftverk som fyrer med hydrogen istedenfor kull som de gjør i dag. Likeså ser vi Statkraft og NEL som lanserer et større hydrogeninitiativ basert på ren kraft og elektrolyse i megawattklassen (MW), endog med en målsetting om gigawatt (GW) i en europeisk sammenheng. Dette er fremtidsrettede initiativ, og passer som hånd i hanske med ENOVA sine investeringer i industrielle og maritime prosjekter i Norge og de felleseuropeiske initiativene Norge deltar i. Habeck hadde fått med seg transisjonen fra naturgass til blått hydrogen til grønt hydrogen. Infrastruktur for hydrogen frakter hydrogen uansett farge.

Det offentlige ordskiftet har summet godt i etterkant av disse nyhetene, her må man evne å se litt frem i tid og ta inn over seg rammebetingelsene og realitetene.

– Et hydrogenrør til Tyskland kan få mange brukere innen mange sektorer. Det viktigste er rett og slett en hydrogenautobahn til Tyskland.

– Det er behov for hydrogen til stålproduksjon, i (petro)kjemisk industri, og nær alle sektorer hvor man bruker naturgass. Ja, det er faktisk sånn at hydrogen kan brukes i de fleste sektorer der man i dag bruker hydrokarboner. Hydrogen til allmenn bruk med distribuerte brenselceller er også en mulighet i land med bedre utbygd gassinfrastruktur enn nett. Og det overlapper med elektrisitet. Hvor demarkeringslinja vil gå er ingen forunt å vite, men at vi trenger store mengder av begge deler er sikkert.

– Det vil være et stort marked for elektrolysører og hydrogenteknologi i verden og Europa fremover, en posisjonering for industri- og kompetanseutvikling er strategisk riktig.

– Aktører som mestrer hydrogenteknologi og kan tilby dette som en del av porteføljen i kraftmarkedet vil ha en fordel. Batterier er kjempebra og -viktig, men kommer til kort når du skal lagre TWh over lengre tid.

– Omdanning av naturgass til hydrogen kan ikke sees på som sløsing, det er oppgradering og rensing av et produkt som ikke vil fungere i vår netto null fremtid.

– Det er stor forskjell i energimengder man kan frakte i kabler og i rørledninger. Man kan tenke seg å produsere kraft fra gasskraftverk med CO₂ håndtering for så å sende kraften til Europa. Bare HV/DC stasjoner og kabler for 300 TWh elektrisitet (tilsvarer omtrent 600 TWH gassenergi og om lag gasseksporten til Tyskland i 2021) betyr 25 HV/DC stasjoner av de største som er tillatt i nettet på 1.4 GW og med en stor risiko for at kraften blir for dyr i nær fremtid. Den billigste kraften er fornybar og i rekkefølgen vann, onshore vind, sol og offshore vind.

– Gassrør og kraftkabler er kritisk infrastruktur i situasjonen Europa står i nå. En ny Østersjø-hendelse er et fryktelig scenario. Men hva ville skjedd om det var hydrogen istedenfor naturgass i røret som ble sabotert. Her er det kunnskapshull, men noen fenomener kjenner vi. Oppdrift vil gi raskere transport gjennom vannsøylen enn naturgass, hvordan dannes bobler og hvilke boblestørrelser får man, over hvilken diameter vil hydrogenet synlig komme til overflaten, hvor mye blir oppløst i vannet? Hydrogen antennes meget enkelt, i et vidt område av blandingsforhold luft/hydrogen men må uansett ha en tennkilde selv om dette kan være så lite som statisk elektrisitet. Hydrogenet ville imidlertid spredd seg vertikalt mye raskere enn naturgassen i lufta, dette er den letteste gassen vi kjenner. Klimaeffekten av slike lekkasjer er mindre enn halvparten av naturgass, hydrogen er en indirekte drivhusgass. Sårbarheten til kabler er i sabotasjehenseende sannsynligvis lik eller større enn for rør. I det hele tatt er det usikkert om hydrogenrør utgjør noen større risiko totalt sett enn naturgassrør eller kabler på havbunnen. Kabler er mer relevant om man snakker om system sårbarhet i denne sammenheng. Både kabler og rør lever vi svært godt med i dagens samfunn.

– Sikkerhet er helt avgjørende for utbredelsen av hydrogen og hydrogenbærere (eksempelvis ammoniakk). Det må ligge til grunn for alle slike prosjekter og er omfattet av standarder og god dokumentasjon. Den beste kunnskapen må tas i bruk og vi må være oppmerksomme på filibuster-politikk, slik man så det rundt 2010 med problematisering av aminer og helseeffekter fra CO₂ fangst som førte til 5 år utsettelser og kanselleringer av viktige CCS prosjekt.

– Rørtransport er en mye mer effektiv måte å eksportere energi enn kabler. Ett rør (eksempelvis Europipe 2) transporterer den samme energimengden konvertert til elektrisitet som 13 kabler av de største som er tillatt i kraftnettet. Konvertert til hydrogen vil den kunne levere opp til 80 prosent av energimengden som et naturgassrør. Og det som utslippsfri energi. Det er klart at vi må ha både rør og kabler, men rørtransport forblir viktig.

– Samvirkningen fornybar kraft, hydrogen og CCS må finne sine «soft spots» i markedet, her vil rammebetingelser og naturgitte forutsetninger være avgjørende.

Nyhetene som har kommet på rekke og rad siden nyttår er veldig positive, de viser av forskningsbasert faktainformasjon blir brukt av beslutningstagerne og at vi evner å ha en tidshorisont for våre strategiske valg. Status quo is not an option.