maritim

Bygger hydrogenanlegg på base i Florø

Hyfuel planlegger et produksjonsanlegg for hydrogen til maritim næring. Hydrogen lagret i organisk olje (LOHC) er ett av alternativene i tillegg til komprimert.

Her er det markert hvor INC Invest og Sogn og Fjordane Energi gjennom selskapet Hyfuel vil bygge hydrogenoljenlegget (LOHC).
Her er det markert hvor INC Invest og Sogn og Fjordane Energi gjennom selskapet Hyfuel vil bygge hydrogenoljenlegget (LOHC).

Selskapet er nå ute og ber om tilbud på teknologi og utstyr samt sikre finansiering. Byggestart kan bli i 2021.

Rederier viser stor interesse for hydrogen i olje (Liquid Organic Hydrogen Carrier - LOHC), som kan behandles som vanlig flytende fossilt drivstoff.

LOHC produseres og oppbevares ved atmosfærisk trykk og temperatur. Det er verken giftig eller eksplosjonsfarlig. LOHC krever derfor ingen ekstraordinære sikkerhetstiltak som flytende eller komprimert hydrogen om bord på skip og kan følge vanlig regelverk.

På vei mot nullutslippsfartøy er hydrogen og ammoniakk produsert med hjelp av fornybar kraft lovende drivstoffalternativer.

Umoden

Det gjenstår riktignok en vesentlig hindring for LOHC: Teknologien er ikke moden for bruk i skip.

I Hyfuel og andre hydrogen-miljøer i Norge er man sikre på at den massive interessen for hydrogen, ikke minst i Europa, setter fart i arbeidet. Det er mange miljøer som jobber mot samme mål.

Slik fungerer LOHC:

Grønn hydrogen produseres ved hjelp av hydrolyse. H2 tilsettes en spesialolje ved en eksotermisk hydrogeneringsprosess. Den ladede «hydrogenoljen» blir lagret eller transportert der den skal brukes, for eksempel i skip.

Oljen kan lagres over lang tid uten at hydrogen «lekker» eller taper energiinnhold.

Om bord fartøyet kan LOHC lagres i vanlige drivstofftanker ettersom den er verken brannfarlig, giftig eller eksplosiv.

Når fartøyet har behov for drivstoff, blir det gjort en endotermisk dehydrogenering av hydrogenoljen som frigjør H2 fra oljen. Dette krever en del varmeenergi. Etter frigjøring går H2 til brenselcellemodulene hvor det produsere elektrisitet til framdriftssystemet. Brukt, hydrogentom olje, lagres om bord i en ledig tank. Det må derfor alltid være en tom tank når skipet er ferdig bunkret. Oljen tas med tilbake til LOHC-anlegget for gjenbruk, antatt ca. 300 ganger.

Foreløpig er det tre selskaper som har teknologi for hele prosessen, det vil si å lage den organiske oljen som kan ta hydrogen opp i seg samt prosess for å trekke hydrogen ut av oljen igjen.

Det er tyske Hydrogenious, japanske Chiyoda Corporation og franske Hysilabs.

I mai i år ble den første lasten med LOHC fraktet sjøveien fra Brunei i tanker plassert i containere på dekk. Ved ankomst Kawasaki i Japan ble hydrogenet brukt i et gasskraftverk. Prosessene i begge ender ble gjort i store anlegg på land og LOHC fraktet i oljetanker i containere.

Florø-satsing

Hyfyel ble dannet i september i år av INC Invest og Sogn og Fjordane Energi (SFE). Planen er å etablere et anlegg for hydrogenproduksjon på Fjord Base med byggestart i 2021.

INC Gruppen eier Fjord Base i Florø. Det er Norges største forsyningsbase for oljeindustrien med 2.000 skipsanløp årlig. Dit kommer det daglig en rekke forsyningsskip som betjener blant annet 29 Equinor-eide installasjoner. Offshoreskip kan være aktuelle brukere av LOHC-teknologi.

Oliven

Marita Jarstad fra INC er prosjektleder. Første oppgave er å skaffe nødvendig teknisk underlag og finansiering av prosjektet, som er kalt Oliven.

Jarstad forklarer navnevalget til Firdaposten:

– Vi har valgt å kalle prosjektet for Oliven fordi det dreier seg om en organisk olje som skal gjenbrukes. Det er litt enklere å huske enn LOHC, sier hun til avisa.

LOHC - liquid-organic hydrogen carrier - Hydrogenolje

Olje presses inn i en spesiallaget organisk olje under normalt trykk og temperatur. Ikke eksplosjonsfarlig. Kan behandles som fossilt drivstoff. Hydrogen trekkes ut av oljen via en varmeprosess ved ca. 300 grader C. 1 kg H2 gir 33,3 kWh brennverdi. 16,7 kWh går til strøm og 16,7 kWh til varme (lav temperatur). Av de 33,3 kWh må 12 kWh brukes til å få ut neste kg H2. Det vil si at 1/3 av energien brukes til å få ut 2/3 H2. Dersom et skip med komprimert hydrogen har behov for 100 kg H2 totalt til fremdrift, må et skip med LOHC framstille tilsvarende mengde energi som dette, fra de to-tredjedelene. Det vil si x*2/3 = 100 kg, -> x = 3/2* 100 kg.

Kilde: DNV GL

Prosjektet samarbeider allerede med forskningsinstitusjoner, sluttbrukere og leverandører i inn- og utland. Hyfuel er også i dialog med Gasnor, som har god kompetanse på gassdistribusjon.

I første omgang ser Hyfuel behov for i underkant av 100 millioner kroner til finansiering av et pilotanlegg. Prosjektstøtte søkes også fra Innovasjon Norge, Enova og Forskingsrådet.

Skipstilpassing

Skal LOHC være et alternativ på skip, må hydrogen tas ut av den organiske oljen om bord og deretter brukes i et brenselcelleanlegg.

Prosessanlegget må både komprimeres, effektiviseres og forbedres for å få ren nok hydrogen til bruk i brenselcelleanlegg.

Helen M. Aamodt i INC Hydrogenteam sier til TU at det skjer veldig mye fra uke til uke.

– Teknologien må utvikles og tilpasses bruk i skip. Vi må begynne litt smått og skalerer opp. LOHC har så mange fordeler, både med tanke på sikkerhet, enkelt å håndtere og du får med tre ganger så mye energi sammenlikne med komprimert hydrogen, sier Aamodt.

Korn og stein

LOHC – eller hydrogenolje – er trukket fram som et nullutslippsalternativ i flere skipsprosjekter.

I juli i år inviterte Heidelberg Cement og Felleskjøpet rederier til å tilby et nullutslipps bulkskip på ca. 5.500 dødvekttonn. Hydrogen og brenselcelle er blant alternative framdriftssystem.

I de tekniske spesifikasjonene er det lagt opp til en hastighet og seilingsmønstre som vil kreve ca. 1 tonn hydrogen. For hver kubikkmeter (m³) olje, kan det oppbevares 57 kilo hydrogen.

Transport - lagring

Hydrogen

Transport og lagring av hydrogen krever at hydrogengassen trykksettes, eller omdannes til eller syntetiseres til væskeform, f.eks. flytende hydrogen, ammoniakk eller oljehydrogen (LOHC, f.eks. metylsykloheksan). Slik tilstandskonvertering krever mye energi. Produksjon av flytende hydrogen krever kjøling til -253 ºC. Konvertering til væskeform krever energi tilsvarende minst 20 prosent av energien til hydrogenet som blir konvertert. På den annen side krever dehydrogeneringen fra LOHC om lag 20 prosent av den opprinnelige energimengden i H2 med dagens metoder.

Det betyr at bulkskipet trenger kun rundt 400 m³ drivstofftank med fylling hver 10. dag. For å hente hydrogen ut av oljen, trenger man også energi, som må hentes fra hydrogenet. Det trengs ca. 30 prosent mer hydrogen til den prosessen. Dermed må fartøyet ha plass til minst 500 m³ LOHC.

Vindskip

Edda Wind, Østensjø-gruppens dedikerte offshore vindselskap vurderer også hydrogenolje. Selskapet har bestilt fire skip fra spanske verft, to CSOSV (Commissioning Service Operation Vessel (CSOV)) og to Service Operation Vessel (SOV). Skipene skal brukes til konstruksjon, ferdigstillelse, drift og vedlikehold av offshore vindparker.

I første omgang blir skipene utstyrt med batterihybrid framdrift, men klargjort for nullutslippsdrift med hydrogen og brenselcelle. Hydrogen skal lagres i organisk olje om bord, det vil si LOHC.

Edda Wind har fire vindskip under bygging i Spania for levering i 2021-2022. De kan bli verdens første med LOHC-teknologi for nullutslipp framdrift. Hydrogen frigjøres fra den organiske oljen om bord og brukes i en brenselcelle for strømproduksjon. Edda Wind håper å kunne være i gang i 2025. Illustrasjon: Østensjø Rederi
Edda Wind har fire vindskip under bygging i Spania for levering i 2021-2022. De kan bli verdens første med LOHC-teknologi for nullutslipp framdrift. Hydrogen frigjøres fra den organiske oljen om bord og brukes i en brenselcelle for strømproduksjon. Edda Wind håper å kunne være i gang i 2025.

Østensjø opplyser at de har valgt partnere og leverandører som skal være med og utvikle teknologien og tilpasse drift på skip.

Best av tre

Leder for Østensjø rederis prosjektavdeling, Egil Arne Skare, fortalte TU tidligere i år at han gjorde en mulighetsstudie og sammenlignet både flytende og trykksatt hydrogen, ammoniakk og hydrogenolje.

– Jeg forstår ikke hvorfor ingen andre har sett på dette, sier Skare til TU.

For to år siden inviterte han seg selv til Hydrogenious og doktorene som har jobbet med LOHC siden 2009. Han mener teknologien er godt egnet for skip.

Spesielt vindserviceskipene (SOV) som ikke er så lastsensitivt som forsyningsskip og har god plass til drivstofftanker. Vindserviceskipene vil som forberedelse til LOHC ha nok tankkapasitet installert ved levering fra verftene.

Ifølge Skare vil de teste og kjøre prototyptester på land før fullskalainstallasjon om bord, tidligst i 2025.

Pros and cons

LOHC har flere fordeler, forteller Helen M. Aamodt i INC Hydrogenteam.

Det japanske selskapet Chiyoda har utviklet prosess for å lagre hydrogen i olje og system for å ta den ut igjen. Målet er å hente hydrogen fra andre land og frakte det til kraftverk i Japan. Kan man få ut hydrogen om bord på skip, vil den kunne brukes i brenselceller til å produsere strøm for framdrift og energiforsyning om bord. Illustrasjon: Chiyoda
Det japanske selskapet Chiyoda har utviklet prosess for å lagre hydrogen i olje og system for å ta den ut igjen. Målet er å hente hydrogen fra andre land og frakte det til kraftverk i Japan. Kan man få ut hydrogen om bord på skip, vil den kunne brukes i brenselceller til å produsere strøm for framdrift og energiforsyning om bord.

– Med hydrogenet lagret i den organiske oljen, vil det være mulig å lagre det på samme måte som diesel. Det gjør at dieseltankene og diverse deler av infrastrukturen kan fortsette å brukes, men til et nullutslippsdrivstoff istedenfor, sier hun.

Det er foreløpig to klare haker ved LOHC:

  • Ikke moden og marinifisert
  • Energikrevende – varmebehov om bord til dehydrogenering
  • Dyrt

Helen M. Aamodt opplyser at de har gjort noen lønnsomhetsvurderinger der har forutsatt at LOHC bruker standard rør og drivstofftanker.

– Det reduserer investeringskostnadene betraktelig sammenlignet med flytende og komprimert hydrogen. Hydrogenet produseres ved elektrolyse, så her blir kostnadene like for alle hydrogenalternativene LOHC, flytende og komprimert H2 og ammoniakk (NH3).

Billigst

Hun viser til en rapport fra DNV GL som har sett på energieffektivitet på de tre alternativene flytende hydrogen, ammoniakk og LOHC (eksemplifisert ved metylsykloheksan) ved tilstandskonvertering, lagring i tank og transport med skip. (Se graf – der metylsykloheksan er eksempel på LOHC). Den viser betydelig bedre lønnsomhet for LOHC sammenliknet med flytende H2 og noe bedre enn ammoniakk.

Ifølge DNV GL har hydrogeneringsprosessen en energieffektivitet på opp til 99 prosent og dehydrogeneringen en effektivitet på 80 prosent i dag. Det vil si et tap på 21 prosent ved LOHC-prosessen.

– Konverteringsprosessene er veldig konkurransedyktige mot flytende hydrogen og ammoniakk. Elektrolysen og hydrogeneringsprosessen har til sammen både oksygen og varme som restprodukter fra produksjonen. Dersom begge benyttes, vil effektivitets- og bærekraftsbildet se enda bedre ut, forteller Aamodt.

Hun opplyser at Hyfuel er med i et konsortium som søke støtte for å gjennomføre prosjektet om LOHC-produksjon for norsk skipsfart.

Fjordbase ved Florø er Norge største forsyningsanlegg for offshoreindustrien med 2.000 skipsanløp årlig. Foto: Harald M. Valderhaug/Fjordbase
Fjordbase ved Florø er Norge største forsyningsanlegg for offshoreindustrien med 2.000 skipsanløp årlig.
Powered by Labrador CMS