
Hydrogen, Ammonia, and Methanol in Hydrogen Hubs in the Nordic Region, H2AMN
Studien ska öka kunskapen om de nordiska hamnarnas möjligheter att fungera som energiknutpunkter i vätgasbaserade energisystem. Projektet undersöker bland annat möjliga symbioser med kringliggande lokala energibolag och industrier samt marina applikationer. Tekniska studier om vätgaslagring i olika former genomförs också.
Projektet har en budget på 18,7 miljoner SEK och inkluderar parter från Sverige, Island och Norge.
Projektpartners: Luleå tekniska universitet, Islands universitet, IVL Svenska Miljöinstitutet, Göteborgs Hamn, Blámi, Statkraft, Landsvirkjun, Norska teknisk-naturvetenskapliga universitetet (NTNU), Luleå Energi, Piteå Hamn, SSAB.

Projektgruppen vid uppstartsmötet på IVL i Stockholm den 11/9 2023
Sammanfattning H2HAMN
De nordiska länderna har som mål att uppnå koldioxidneutralitet. Fossilfri vätgas och vätgasbaserade energibärare är nyckeln i denna utveckling, särskilt inom svåravvecklade sektorer som industrin och tung transport, inklusive sjöfart. Projektets övergripande syfte är att undersöka den potentiella rollen för fossilfri vätgas och vätgasbaserade bränslealternativ som ammoniak och metanol i olika typer av nordiska hamnar. En viktig aspekt att studera är hur omgivande områden och olika närliggande aktörer påverkar lämpligheten för olika vätgasbaserade bränslen i strävan att bli fossilfria energiknutpunkter.
Projektet genomför fallstudier av hamnar med helt olika egenskaper och omgivande miljöer på olika platser i Norden. Resultaten inkluderar exempelvis vetenskapligt baserat beslutsstöd för att underlätta och bidra till implementeringen av dessa bränslevägar i och kring nordiska hamnar. Fallstudierna omfattar Island (exemplifierat av Västra fjordarna med Ísafjarðardjúp Hamn och Bakki/Húsavík-området i norra Island), Göteborgs Hamn (inklusive marina applikationer) och hamnar i norra Sverige. Den långsiktiga effekten av detta projekt är ökad kunskap om fossilfri vätgas, ammoniak eller metanol i hamnar som lokala energiknutpunkter och därmed bättre beslutsunderlag. Projektet kommer också att undersöka potentiella nya affärsmöjligheter för olika aktörer, såsom energibolag, producenter av vätgas och elektrobränslen, bunkringsleverantörer, teknikleverantörer, med flera. Projektet inkluderar också policy- och marknadsbedömningar samt scenarie- och energisystemanalyser. En viktig del av projektet är att undersöka förutsättningar för lagring av vätgas och vätgasbaserade bränslen i hamnar. Här ligger fokus på att använda befintliga bergkammare i eller nära hamnområden. Resultaten kommer att sammanställas och sättas in i ett generiskt nordiskt perspektiv. Studien genomförs i nära samarbete mellan Luleå tekniska universitet, IVL Svenska Miljöinstitutet, Islands universitet, NTNU och sju intressenter med intressen i vätgasdemonstrationer.
Bakgrund och teknikläge
Vätgas och vätgasbaserade energibärare identifieras ofta som nyckelteknologier i framtida hållbara, koldioxidsnåla energi- och transportsystem, både på global och regional nivå, men bidrar också till ökad försörjningstrygghet (DNV, 2022; IEA, 2022; Lehtveer et al., 2019; Wråke et al., 2021). Även inom EU har vätgas pekats ut som en nyckel för att uppnå koldioxidneutralitet till 2050 (EC, 2020). Intresset för vätgas i de nordiska länderna bekräftas av nationella färdplaner och strategier relaterade till vätgas (Business Finland, 2020; Islands regering, 2021; Norska regeringen, 2020; Danska regeringen, 2021; Energimyndigheten, 2021) och har utforskats från ett övergripande nordiskt perspektiv i NER (2022).
Hamnar kan spela en nyckelroll i övergången till ett fossilfritt samhälle, exempelvis genom att fungera som naturliga vätgasknutpunkter för sektorkopplingar och energisystemintegration (Cigolotti, 2021). I Island, där marina applikationer som sjöfart och fiske står för ungefär en tredjedel av fossilbränsleanvändningen, är fokus ofrånkomligt på utvecklingen av vätgasdalar i hamnområden (Islands regering, 2021). Även i Sverige är många av vätgasinitiativen för kluster/dalar kopplade till eller inkluderar hamnområden (Fossilfritt Sverige, 2021; NER, 2022).
Det finns dock flera utmaningar kopplade till implementeringen av vätgas i energiknutpunkter som hamnar som behöver förstås bättre (Hoang et al., 2022; Rise/LTU, 2022). Generellt sett behöver hinder och affärsmöjligheter identifieras. När det gäller produktion finns det exempelvis ett behov av praktisk erfarenhet av småskalig och storskalig vätgasproduktion i hamnområden, men också energisystembedömningar för hur och var produktionen kan ske, exempelvis med hänsyn till sektorkopplingar och användning av biprodukter. Det finns också osäkerhet kring i vilken utsträckning olika vätgasbaserade bränslen kommer att efterfrågas (Brynolf et al., 2022; Hansson et al., 2022) och hur de kan hanteras (inklusive exempelvis bunkringsriktlinjer och lagringsmöjligheter). Utvecklingen i Norden kommer också att bero på politik och internationella händelser.
Det föreslagna projektet kommer att genomföra tre nationella fallstudier som sträcker sig från Island (inklusive Ísafjarðardjúp-området/hamnen i Västra fjordarna, Bakki/Húsavík-området/hamnar i nordöstra Island samt Grundartangi i sydvästra Island) till Göteborgs Hamn, den största hamnen i Skandinavien med kopplingar till de flesta nordiska länder, och till Luleå i norra Sverige nära norra Finland. Alla platser har potential att vara en del av det gröna korridorkonceptet som introducerades i Clydebankdeklarationen för gröna sjöfartskorridorer, även om förutsättningarna för hamnarna skiljer sig åt (Hydle Rivedal et al., 2022). Flera viktiga utmaningar som nordiska hamnar måste hantera kommer att belysas i de utvalda fallstudierna. De är en del av ett komplext energisystem i olika industriella miljöer, såsom industriell produktion, raffinaderier, fjärrvärme och olika efterfrågan som kräver överväganden och samordning. Hamnarna och deras närliggande aktörer har varit aktiva i att definiera forskningsämnen att utforska för att säkerställa att de blir mycket relevanta och användbara från ett hamnperspektiv.
När det gäller distribution och lagring finns ett behov av att bättre förstå hur befintlig infrastruktur kopplad till hamnar kan användas (Okunlola et al., 2022; Rise/LTU, 2022). Zivar et al. (2021) betonar också behovet av att undersöka möjligheterna att använda befintliga bergkammare för framtida vätgas- och ammoniaklagring. Eftersom det inte finns några kända lämpliga naturliga geologiska formationer (t.ex. saltkammare, akviferformationer och uttömda olje- och gasfält inlandet) för vätgaslagring i de nordiska länderna, representerar lagring i utgrävda bergkammare en intressant lösning. Underjordisk vätgaslagring kan också användas för att buffra diskrepansen mellan gasproduktion och efterfrågan (Andersson och Grönkvist, 2019; IEA, 2022b). Det är dock oklart om och hur den nuvarande lagringstekniken med belagd bergkammare (LRC), som testats i pilot- och demoprojekt för naturgaslagring och i pilotskala kopplad till HYBRIT-projektet, kan överföras direkt med hänsyn till olika geometrier för befintliga kammare, geologiska och spänningsförhållanden, bergmassans egenskaper, lagringskapacitet, lagringstryck, etc. Detta kommer att behandlas i det föreslagna projektet.
Det finns några relevanta pågående projekt. Projektet INTERPORT, lett av SINTEF, undersöker integrerade, koldioxidfria och kostnadseffektiva energisystem i norska hamnar. Det föreslagna H2AMN kompletterar INTERPORT genom att analysera hamnar med olika egenskaper, exempelvis med avseende på geografi, industriella miljöer och skala. Det finns också nätverket Global Ports Hydrogen Coalition (GPHC), där Göteborgs Hamn deltar.
Projektets mål
Det övergripande syftet är att analysera potentialen för fossilfria vätgasbaserade bränslevägar (med fokus på vätgas, ammoniak och metanol) i Norden, baserat på fallstudier centrerade kring hamnar i olika nordiska områden. Detta inkluderar att tillhandahålla vetenskapligt baserat beslutsstöd för att underlätta och bidra till implementeringen av dessa bränslevägar i och kring nordiska hamnar (påverkan). Fallstudierna inkluderar Island (exemplifierat av Västra fjordarna med Ísafjarðardjúp Hamn, Bakki/Húsavík-området samt Grundartangi i västra Island), Göteborgs Hamn och Luleå (med fokus på kopplingar till det lokala energibolaget Luleå Energi AB).
Huvudmålen är att:
- Bedöma och jämföra förutsättningarna för storskalig implementering av vätgasbaserade bränslevägar i fallstudierna (som täcker hamnar men även den regionala vätgasvärdekedjan) med avseende på potential för produktion, lagring, distribution och användning, inklusive affärsmöjligheter och utmaningar.
- Bedöma drivkrafter och hinder för att demonstrera vätgasbaserade vägar i fallstudierna (inklusive tekniska, socioekonomiska, allmän acceptans, säkerhetsrelaterade hinder samt kostnader och fördelar i olika skala) och relevanta policyalternativ för att möjliggöra övergången.
- Bedöma sektorkopplingarnas roll i fallstudierna, t.ex. i vilken utsträckning kopplingen till lokal och regional elproduktion, fjärrvärme, industriella processer och vätgasefterfrågan från olika sektorer, som sjöfart och fiske, kan stödja vätgasknutpunkter.
- Öka kunskapen om möjligheterna för underjordisk vätgaslagring genom att bedöma genomförbarheten av att använda befintliga bergkammare för vätgas- och ammoniaklagring och genom att utveckla riktlinjer för att använda belagda bergkammare (LRC) för befintliga bergkammare.
- Sammanfatta och sprida resultaten om vätgasbaserade bränslen för att möjliggöra effektiv storskalig implementering även i andra potentiella nordiska vätgasknutpunkter.
- Skissera ambitiösa vägar och strategier/riktlinjer för implementeringen av vätgasbaserade värdekedjor i viktiga energiknutpunkter i Norden till 2030/2040.
Mer om fallstudierna
ISLAND
Island siktar på att bli klimatneutralt och oberoende av fossila bränslen till 2040. Landet förlitar sig för närvarande bara på fossila bränslen inom transport (väg, sjöfart och flyg) och fiskeindustrin, och en övergång till koldioxidsnåla bränslen i marina industrier och transporter kommer att bidra avsevärt till det målet. Enligt den nuvarande färdplanen för vätgas och e-bränslen förväntas dessa bränslen spela en nyckelroll i att minska koldioxidutsläppen inom marina applikationer. Eftersom marina applikationer är fördelade över hela landet är det viktigt att förstå drivkrafterna, hindren och ekonomin i att producera, distribuera och lagra vätgas, ammoniak eller metanol i hamnar på olika platser runt om i landet. Nuvarande policies kommer att kartläggas, och ytterligare policies som är nödvändiga för att stödja ett hållbart affärsfall för att minska koldioxidutsläppen inom marina applikationer kommer att identifieras.

Egill Tómasson (Landsvirkjun) och Brynhildur Davidsdottir (Islands universitet)
Island har ambitiösa planer på att bli ett av de första länderna att både vara oberoende av fossila bränslen och klimatneutralt. Det är tydligt att lätta vägtransporter kommer att övergå till elfordon, men tunga fordon, sjöfart och flyg kommer sannolikt att övergå till vätgas eller andra vätgasbaserade energibärare. Att realisera de ekonomiska möjligheterna, drivkrafterna och hindren för användning av sådana alternativa bränslen i marina applikationer kommer att bidra till den framgångsrika övergången från fossila bränslen i Island.
GÖTEBORG
Göteborgs Hamn, som tillsammans med Statkraft planerar att producera vätgas i hamnområdet i liten skala inom en snar framtid, är också intresserad av att förbereda sig för storskalig implementering av vätgasbaserade vägar. Potentiella vätgasanvändare är sjöfarten, andra transportmedel (t.ex. lastbilar som anlöper hamnarna) och närliggande industrier, vilket skapar synergieffekter. Det finns dock ett stort behov av att förstå mer om den potentiella rollen för vätgas och andra vätgasbaserade energibärare kopplade till Göteborgs Hamn. Förutsättningarna för att Göteborgs Hamn ska bli en storskalig knutpunkt för vätgasbaserade bränslen kommer att utvärderas. Detta inkluderar exempelvis att bedöma affärsmöjligheter, drivkrafter/hinder för förverkligande, lokal kontra regional produktion av bränslen, framtida vätgasrelaterade behov av hamninfrastruktur och möjligheten att använda befintlig infrastruktur.

Julia Hansson (IVL)
Övergången till förnybara bränslen för sjöfarten är viktig. En betydande del av bunkringen av sjöfartsbränslen som sker runt Sverige äger rum nära Göteborgs hamn, vilket gör det till ett intressant fall att utforska ur ett vätgasbaserat bränsleperspektiv, säger Julia Hansson vid IVL Svenska Miljöinstitutet. Eftersom Göteborg är den största hamnen i Skandinavien tror vi att resultaten från denna fallstudie också kommer att vara relevanta för andra nordiska hamnar som är intresserade av möjligheterna för vätgasbaserade energibärare.

Göteborgs hamn
LULEÅ
Industriområdet kopplat till Luleå hamn expanderar, och det finns planer på att etablera flera nya industrier, som bearbetar nya råvaror och produkter. Dessa etableringar kommer ytterligare att driva på mängden gods som importeras och exporteras via hamnen och ställa nya krav på hamnverksamheten. De flesta av dessa industrier kommer att vara mycket energiintensiva och planerar att tillverka och/eller använda vätgas i viss utsträckning. Med flera industrier som utnyttjar vätgas i hamnområdet ses vätgas och vätgasbaserade bränslen, såsom ammoniak och metanol, som potentiella bränslen för framtida hamnverksamhet. När det gäller Luleå hamn syftar projektet till att bedöma nya vätgasrelaterade affärsmöjligheter för det lokala energibolaget och framtida vägar för vätgasbaserade bränslevägar. Figuren nedan illustrerar sammankopplingarna mellan hamnen, staden och industrierna i hamnområdet.

Sammankopplingarna mellan hamnen, staden och industrierna i hamnområdet i Luleå som ett första resultat av projektet.
LINED ROCK CAVERNS (LRC)
Professor Ping Zhang vid LTU och professor Charlie Li vid NTNU, som arbetar inom bergmekanik, kommer att bedöma möjligheten att använda befintliga bergkammare för lagring av vätgas och ammoniak och utveckla riktlinjer för att använda LRC-tekniken (Lined Rock Cavern) för befintliga bergkammare för att förbättra potentialen för underjordisk vätgaslagring nära nordiska hamnar. Data från litteraturen och relevanta oljelagringskammare i Göteborgs Hamn har samlats in under vissa begränsningar på grund av den känsliga och försämrade säkerhetssituationen i Sverige. Bergprover från platser nära Göteborgs Hamn har samlats in. Proverna, både med och utan sprickplan, kommer att testas med en modifierad tri-axiell belastningsapparat, och de mekaniska egenskaperna hos berg och sprickor kommer att erhållas för vidare numerisk analys. Konceptuella numeriska modeller, inklusive stålskikt, glidskikt, betongskikt och bergmassa, har konstruerats och geometrisk optimering av befintliga kammare för underjordisk vätgaslagring vid ett visst internt tryck undersöks.
Offentliga evenemang där H2AMN kommer att presenteras
- 11-12 december: The Swedish Hydrogen Conference, Stockholm (CH2ESS samordnar
2024 års vätgaskonferens | Luleå tekniska universitet (ltu.se)Länk till annan webbplats.
- 22-23 januari: The Nordic Hydrogen Valley-konferensen vid LTU, Luleå (Nordic Hydrogen Valleys Conference 2025 – Nordic Energy Research
Länk till annan webbplats.)
Projektpartners
Luleå tekniska universitet, Islands universitet, IVL Svenska Miljöinstitutet, Göteborgs hamn, Blámi, Statkraft, Landsvirkjun, Norges teknisk-naturvetenskapliga universitet, Luleå Energi, Piteå hamn och SSAB.
Med extern finansiering från Nordic Energy Research inom programmet Nordic Hydrogen Valleys as Energy Hubs, via Energimyndigheten och det isländska forskningscentret RANNIS.


Referenser
Andersson, J., Grönkvist, S., 2019. Large-scale storage of hydrogen. International Journal of Hydrogen Energy, 44: 11901-11919.
Brynolf, S., Hansson, J., Anderson, J.E., et al., 2022. Review of electrofuel feasibility - Prospects for road, ocean, and air transport. Progress in Energy, 4, 042007.
Business Finland (2020). National Hydrogen Roadmap for Finland.
Cigolotti, V., 2021. The role of hydrogen in European port ecosystems. Enea, DOI 10.12910/EAI2021-027.
Danish government, 2021. Roadmap for a green Denmark.
DNV, 2022. Hydrogen forecast to 2050 - Energy Transition Outlook 2022.
European Commission (EC), 2020. A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe. Brussels.
Fossilfritt Sverige, 2021. Vätgasstrategi för fossilfri konkurrenskraft.
Glamheden, R., Curtis, P., 2006. Excavation of a cavern for high-pressure storage of natural gas. Tunnelling and Underground Space Technology 21: 56-67.
Government of Iceland, Ministry of Industry and Innovation, 2021, A Hydrogen and E-fuels Roadmap for Iceland, Government of Iceland, Ministry of Industry and Innovation.
Hansson, J., Brynolf, S., et al., 2020. The Potential Role of Ammonia as Marine Fuel – Based on Energy Systems Modelling and Multi-Criteria Decision Analysis. Sustainability 12(8), 3265.
Hoang A.T., Foley, A., et al., 2022. Energy-related approach for reduction of CO2 emissions: A critical strategy on the port-to-ship pathway. Journal of Cleaner Production, 35525, 131772.
Hydle Rivedal, N., Slotvik, D., Mjelde, A., 2022. AIS Analysis of Nordic Ship Traffic. Nordic Roadmap Publication No. 2-A/1/2022.
IEA, 2022. World Energy Outlook 2022.
IEA. 2022b. Global hydrogen review 2022.
Johansson, J., 2003. High pressure storage of gas in lined rock caverns: cavern wall design principles. Licentiate thesis, KTH Royal Institute of Technology.
Lehtveer, M.; Brynolf, S.; Grahn, M., 2019. What Future for Electrofuels in Transport? Analysis of Cost Competitiveness in Global Climate Mitigation. Environ. Sci. Technol., 53, 1690–1697.
Nordic Energy Research (NER), 2022. Hydrogen, electrofuels, CCU and CCS in a Nordic context.
Norweigan Government, Olje- og energidepartementet & Klima- og miljødepartementet, 2020. Regjeringens hydrogenstrategi.
Okunlola, A., et al., 2022. Techno-economic assessment of low-carbon hydrogen export from Western Canada to Eastern Canada, USA, Asia-Pacific, Europe. Internat. Journal of Hydrogen Energy 47 (10).
Rise/LTU, 2022. Prestudy H2ESIN: Hydrogen, energy system and infrastructure in Northern Scandinavia and Finland.
Swedish Energy Agency, 2021. Förslag till Sveriges nationella strategi för vätgas, elektrobränslen och ammoniak. ER 2021:34.
Wråke, M., Karlsson, K., Kofoed-Wiuff, A. et al., 2021. Nordic Clean Energy Scenarios - Solutions for Carbon Neutrality.
Zivar D, Kumar S and Foroozesh J. 2021. Underground hydrogen storage: A comprehensive review. International Journal of Hydrogen Energy, 46: 23436-23462.
Kontakt
Joakim Lundgren
- Professor
- 0920-491307
- joakim.lundgren@ltu.se
- Joakim Lundgren
Uppdaterad: