Seksjonen forskning består av saker som er skrevet av ansatte i Forskningsrådet, Sintef, NTNU og UiO.
Verdens første skip for frakt av flytende hydrogen er alt under bygging. SINTEF-forskere har vurdert ulike løsninger og funnet at Svalbard, som nå får sin energi fra skittent kull, i framtida kan bli et nullutslippssamfunn med hydrogen skipet inn fra fastlandet. (Bilde: Foto: © Paul Sigve Amundsen / Samfoto/Scanpix/Illustrasjon: Kawasaki Heavy Industries/tu.no)

Svalbard som hydrogen-samfunn

Forskere: Svalbard kan bli et hydrogen-samfunn

Longyearbyen kan spare over 100 millioner strømkroner årlig, om et helgrønt hydrogenkraftverk velges framfor fastlandskabel, viser beregninger fra SINTEF.

  • Forskning

Energiforsyningen til verdens nordligste tettsted er blitt et hett tema i klimadebatten. I dag får Longyearbyen strøm og fjernvarme fra byens kullkraftverk, det eneste i Norge.

Resultatet er et årlig CO2-utslipp på 40 tonn per innbygger. Fire ganger mer enn hver fastlandsinnbygger avgir, oljevirksomheten medregnet. Det har fått miljøvernere og politikere til å reagere.

I debatten om bærekraftige alternativ, har enkelte politikere alt snakket varmt om å erstatte kullkraftverket med en fastlandskabel: En 1000 kilometer lang sjøkabel som kan frakte overskudd av vind- og vannkraft fra fastlandet til utposten i nord.

Nå viser en studie fra SINTEF at det kan bli over 100 millioner kroner billigere, per år å skipe overskuddskraften til Svalbard i form av nedkjølt, flytende hydrogen i stedet. I regnestykket inngår bygging av et elektrokjemisk kraftverk i Longyearbyen. Et slikt anlegg vil lage strøm av hydrogenet utslippsfritt – ved hjelp av brenselceller (se faktarute og tabell med kostnader).  

Grønne muligheter for Longyearbyen: Disse systemene for energiforsyning til Svalbard har SINTEF regnet på. Sjøkabel fra fastlandet vil gi Longyearbyen en samlet årlig strømregning på 400 millioner kroner. Beløpet kan krympes til 270 millioner, om Svalbard går for hydrogenimport kombinert med produksjon av solcellestrøm. Kilde: SINTEF.
Grønne muligheter for Longyearbyen: Disse systemene for energiforsyning til Svalbard har SINTEF regnet på. Sjøkabel fra fastlandet vil gi Longyearbyen en samlet årlig strømregning på 400 millioner kroner. Beløpet kan krympes til 270 millioner, om Svalbard går for hydrogenimport kombinert med produksjon av solcellestrøm. Kilde: SINTEF. Foto: Illustrasjon: Knut Gangåssæter/SINTEF

Anbefaler bred energidiskusjon

ABB anslår at én fastlandskabel vil koste tre milliarder kroner. Et mer forsyningssikkert system med to kabler, vil ifølge ABB koste fem milliarder.

Skal prisen for strøm fra en eventuell kabel komme ned i prisleiet til hydrogenbasert kraft, må fastlandskabelen gi strøm også til oljeinstallasjoner i Barentshavet, ifølge SINTEFs prosjektleder Anders Ødegård. Flere av debattantene har forutsatt nettopp dette.

– Men Svalbard må ha en varig løsning. Da er det uklokt å bli avhengig av oljeplattformer med noen tiårs levetid. Resultatene våre viser at det er viktig å diskutere Svalbards energiforsyning videre på bred basis, og ikke slå seg til ro med kabel som eneste mulige nullutslippsløsning, sier Ødegård.

Jordvarme og grønn kullkraft

I et av SINTEFs fremtidsbilder bidrar Svalbard selv med noe kraftproduksjon ved å lage solcellestrøm sommerstid. Når vintermørket siger på, vil mer og mer strøm bli lagd av hydrogen fra fastlandet. 

Ødegård understreker at en videre diskusjon om Svalbards energiframtid også bør omfatte andre alternativ, som bruk av jordvarme eller videreføring av kullkraftproduksjonen med fangst og lagring av CO2.

– Kullkraftverket i Longyearbyen er nettopp oppgradert for en levetid på 20 nye år. I et klimaperspektiv vil det være utenkelig å fortsette med de høye utslippene så lenge. Derfor er det viktig å sette Svalbards energiforsyning på agendaen nå, sier Ødegård.

Brensel fra vann

Hydrogen, som altså utgjør et sentralt tema i den ferske SINTEF-studien, er brensel som både kraftverk og kjøretøyer kan utnytte. Det energirike stoffet er ingen energikilde, men en energibærer.

Elektrisk kraft kan nemlig lagres som hydrogen ved at strømmen brukes i anlegg som spalter vann – til hydrogen og oksygen.

Om elektrisiteten som går til slike hydrogenfabrikker eksempelvis er vind- eller vannkraft, med andre ord er 100 prosent fornybar, blir energikjeden helgrønn. For fra kraftverk og kjøretøyer som utnytter hydrogen, blir rent vann det eneste utslippet. 

100 mill lavere strømregning

Om all strøm til Longyearbyen lages i et hydrogenkraftverk, vil den koste 1 krone mindre per kilowattime enn strøm fra en kabel, ifølge regnestykket rapportforfatterne anser som mest realistisk.

– Kombineres hydrogenimport og lokal solcellestrøm, vil Svalbard-samfunnet spare ytterligere 20 øre per kilowattime, sier Ødegård.

Med dagens energiforbruk innebærer begge løsninger at Longyearbyens samlede årlige strømregning kan bli mer enn 100 millioner kroner lavere om hydrogen velges framfor en eventuell kabelløsning.   

Lukker døra for vindkraft

På Norges nordligste territorium synger gruvedriften på siste verset.

– Vi forutsetter at Svalbard-samfunnet vil fylle på med ny næringsvirksomhet av samme omfang. Derfor har vi lagt dagens energiforbruk til grunn gjennom hele studien, sier Jonas Martin, tysk økonomistudent og SINTEF-trainee, som har stått for beregningsarbeidet under veiledning fra SINTEF-forskere med lang erfaring på området.    

I studien vurderes også muligheten for å dekke strømbehovet med vindmøller på Svalbard. Men det vil koste mer per kilowattime enn kabelstrøm, og er neppe spiselig av miljøhensyn (se faktarute).

Hydrogen gir fleksibilitet

En hydrogenløsning, på sin side, har ifølge prosjektleder Anders Ødegård en plusskonto der det veier tungt at løsningen er mer fleksibel enn mange av alternativene, og i tillegg er robust. Han påpeker at:  

  • Hydrogen gjør det mulig å gå gradvis til verks, fordi kraftproduksjonen vil foregå i modulbaserte anlegg.
  • Kraftproduksjonen kan enkelt tilpasses energibehovet ved å variere antallet moduler (se faktarute).
  • Den modulbaserte teknologien gir også god forsyningssikkerhet. Enkeltkomponenter i et brenselcelleanlegg kan feile, men det er lite sannsynlig at mange enheter faller ut samtidig.

Tåler prisvariasjon

Den beregnede 100-millionersbesparelsen forutsetter at hydrogenet koster rundt 35 kr per kilo, levert i Longyearbyen.

– Vi anser dette som en realistisk pris, ut fra samtaler med flere mulige norske produsenter. Men studien viser at hydrogen er konkurransedyktig med strøm fra en kabel ved priser helt opp til omlag 65 kroner per kilo, opplyser Ødegård.

Verdens første skip for frakt av flytende hydrogen er alt under bygging.  Illustrasjon: Kawasaki Heavy Industries/tu.no
Verdens første skip for frakt av flytende hydrogen er alt under bygging.  Illustrasjon: Kawasaki Heavy Industries/tu.no

Fra Fantoft utenfor Bergen leder Vegard Frihammer energiselskapet Greenstat, som tar mål av seg å bli en nasjonal aktør for hydrogenproduksjon. For en mulig hydrogenproduksjon på Mongstad har selskapet analysert seg frem til en pris på rundt 22 kroner per kilo hydrogen.

– I likhet med SINTEF jobber vi med ulike studier knyttet til flytendegjøring og frakt av hydrogen. Men på disse områdene har vi i Greenstat ingen godt verifiserte tall å henvise til, sier Frihammer.

Det han imidlertid vet noe om, er hva norske hydrogenleverandører må forberede seg på for å bli konkurransedyktige på pris.

– Vi har fått gode indikasjoner fra Japan på at aktører som vil levere hydrogen dit, må ligge innenfor et prisintervall fra drøyt 20 kroner til opp mot 45 kroner, levert på kai der borte. Målet vårt er at grønt hydrogen fra Norge i 2030 bør koste 30 kroner kiloet, levert på kai i Japan. Det innebærer et stort løft knyttet til hele verdikjeden. Men det bør kunne være innenfor rekkevidde.  Og nås dette målet for leveranser til Japan, bør 30 kroner selvsagt være en realistisk pris også på Svalbard.

Fakta: Slik lages hydrogen

  • I sin Svalbard-studie forutsetter SINTEF at overskuddskraft fra vind- og vannkraftverk i Norge brukes til å spalte vann til hydrogen og oksygen. På fastlandet er det årlige kraftoverskuddet omlag nitti ganger større enn forbruket i Longyearbyen.
  • I regnestykkene har SINTEF forutsatt at hydrogenet produseres i anlegg på norskekysten – for eksempel ved hjelp av vindkraft fra kommende vindmølleparker på Fosen, fra en utvidelse av Raggovidda vindpark i Berlevåg eller ved hjelp av vannkraft fra Glomfjord.
  • Også grønn hydrogenproduksjon fra naturgass er en mulig forsyningskilde for Svalbard, ifølge SINTEFs prosjektleder Anders Ødegård. Han viser til SINTEF-teknologi som det norske Reinertsen-konsernet nå vil kommersialisere.
  • Naturgass er i dag det billigste og mest brukte råstoffet ved produksjon av hydrogen. Når gass er råstoff, blir CO2 et biprodukt. Men med SINTEF/Reinertsens løsning kan CO2'en separeres ut og gå til lagring. Da gir også "naturgass-ruta" en helgrønn energikjede.

Kilde: SINTEF  

Fakta: Slik kan hydrogen brukes

  • Hydrogen er ett av flere alternativer for lagring av strøm fra uforutsigbare vindkast og solstråler inntil energien trengs.
  • Hydrogen kan kjøles ned til det blir flytende og transporteres i spesialtankskip. Verdens første skip av denne typen bygges nå for frakt av flytende hydrogen til Japan og skal være klart til Tokyo-OL i 2020.
  • Brenselceller, modulbaserte elektrokjemiske kraftverk, omdanner hydrogen og oksygen (fra luft) til elektrisitet, vann og varme. Et evt. hydrogenkraftverk på Svalbard vil bestå av mange slike moduler.
  • På Svalbard kan varmen fra brenselceller utnyttes som fjernvarme hele året. Dermed blir den totale effektiviteten høy. Brenselcellemoduler leveres alt i dag i konteinere. Løsningen kan dermed skaleres opp og ned og slik tilpasses endringer i kraftbehovet.
  • Den første hydrogendrevne snøskuteren er alt demonstrert, og hydrogenbiler serieproduseres nå av Hyundai, Toyota og Honda. En hydrogenløsning kan dermed gjøre også all persontrafikk på Svalbard utslippsfri.

Kilde: SINTEF

Fakta: Vindmøller på Svalbard

  • Muligheten for å gjøre energiforsyningen i Longyearbyen 100 prosent fornybar ved hjelp av lokale vindmøller, er også vurdert i SINTEF-studien.
  • Forskerne forutsatte at vindkraft går til hydrogenproduksjon når det blåser mer enn det strømkundene trenger, og at lagret hydrogen blir til strøm i brenselceller når det trengs.
  • Løsningen ville gitt noe høyere strømpriser enn kabel fra fastlandet – Men ville trengt flere vindmøller enn det som trolig er spiselig av miljøhensyn på Svalbard.
  • Skal et slikt system klare seg uten back-up fra dieselaggregater, vil det trenge 100 vindmøller, hver med en kapasitet på 3 MW. 100 vindmøller ville legge beslag på et område på 10 km2 og alene koste over fire milliarder kroner.
  • På bare seks dager: Slik prosjekterte ingeniørene 200 kilometer
Få med deg «Nordic EV Summit 2017» den 7. februar 2017.

Kommentarer (12)

Kommentarer (12)