Arbetspaket inom SUV

Projektet är uppdelat i fem arbetspaket som spänner över flera ämnesområden. Vad vi kommer göra i projektet, dvs. inom respektive arbetspaket (AP), beskrivs nedan.

AP1: Ledning och koordinering

Arbetspaketet ansvarar för det övergripande genomförandet, samordning, den ekonomiska uppföljningen samt leveranser av resultaten. För att stödja projektets genomförande och spridning av resultaten anordnas workshoppar var 6:e månad. Vid workshopparna kommer vi diskutera hur arbetet har framskridit hittills, rapportera milstolpar och resultat. Mellan workshopparna hålls projektmöten för att stödja kommunikationen mellan deltagande aktörer.

Projektet kommer samarbeta med CH2ESS, ett forsknings- och kunskapsinitiativ vid Luleå tekniska universitet med fokus på vätgasanvändning i industriella processer och energisystem, för att söka möjligheter till samarbeten, samordna utbildning för doktoranderna samt sprida kunskapen till intressenter utanför projektets organisation.

• Kontakt: Andreas Eitzenberger, andreas.eitzenberger@ltu.se, 0920-49 22 67
  

AP2: Platsundersökning vid övergivna gruvområden

I detta arbetspaket utvärderas befintliga övergivna gruvområden för att identifiera lämpliga områden som kan användas för vätgaslagring. Verktyg för att möjliggöra en optimerad och digitaliserad process kommer utvecklas som möjliggör effektiv datainsamling och karakterisering och klassificering av bergmassor. Detta genererar också kunskap om hur man kan förbättra datainsamlingsmetoden för att bedöma stabilitet hos bergrum med fokus på tillämpning av avancerad skanningsteknik och välja kritiska ingångsparametrar.

2.1 – Vetenskaplig fältkampanj och datainsamling

För att få kvalificerade indata kommer övergivna gruvområdena att undersökas där data från bland annat ort-/schaktgeometri, bergmassekvalitet, geologiska strukturer, spänningsförhållanden mm. vid LKABs gruvor i Kiruna (Kiirunavaara) och Malmberget samlas in.

Fältundersökningar kommer att genomföras av LTU och LKAB för att i detalj studera infrastruktur ovan- och underjord inom övergivna gruvområden. Bland annat kommer instrument som drönare användas för att skanna de övergivna gruvområdena.

• Kontakt: Ping Zhang, ping.zhang@ltu.se, 0920-49 30 16

AP3: Teknikutveckling av Lined Rock Cavern (LRC) vid tidigare produktionsområden

Detta arbetspaket fokuserar på utveckling av LRC-tekniken för att kunna nyttja och återanvända befintlig infrastruktur i övergivna gruvområden för att hitta säker och effektiv teknik för lagring av vätgas. I arbetspaketet kommer vi utveckla nya fodermaterial, utveckla modeller och simuleringsverktyg för att förutsäga prestanda hos LRC, utveckla designmetoder, samt utvärdera potentiell användning av LRC för syrgaslagring.

3.1 – Utveckling av nya polymerbaserade kompositer som liners i LRC

De största problemen för att använda LRC i tidigare produktionsområden är tätheten, integriteten och flexibiliteten i konstruktionen av liners. Lagringstrycket för vätgas kan sänkas för att passa till en stor volym som tex ett underjordsutrymme och därmed minska kraven på de mekaniska egenskaper och permeabiliteten hos fodermaterialet. Ett lovande alternativt fodermaterial är nya multiskala polymerbaserade kompositer. För att undersöka dess potential som fodermaterial kommer fokus i detta arbetspaket vara inriktat på permeabilitet samt den mekanisk prestandan hos dessa polymerbaserade material i närvaro av väte.

I arbetspaketet kommer vi att utveckla unika multiskala polymer-kompositer, tillverkade av Si2-Go (silicon dioxide-grafen) som är en 2D-form nano/mikropartikel som kan fungerar båda som barriär och minska H2-permeabilitet samt höja självsmörjande egenskap hos kompositen. Vi kommer att använda återvunnet kolfiber som kommer att förbättra de mekaniska egenskaperna. Laboratorietester på vätediffusion, mikrostrukturutveckling och mekaniska egenskaper kommer att utföras och egenskaperna kommer att kopplas samman för att förutsäga materialets tillstånd. Resultaten kommer användas i AP3.3 för att optimera foderdesignen. Utifrån resultaten i AP3.3 modifieras och förbättras de polymerbaserade kompositerna för att matcha kraven.

De huvudsakliga målen för detta arbete är:

• Att utveckla nya multiskala 2D-baserade polymerbaserade kompositer i makro-/mikro/nanoskala med förbättrad självsmörjförmåga, värmeavledning, förbättrade mekaniska egenskaper och minskad gaspermeabilitet i jämförelse med kommersiella polymera liner som används idag.
• Att studera det mekaniska egenskaper och beteendet hos de utvecklade multiskapa 2D-baserade kompositerna och jämföra dem med högpresterande kommersiella polymerbaserade material med avseende på de varierande tryck och temperatur som är relevant för LRC i vätgasmiljö.
• Att studera effekten av accelererad cyklisk åldring på prestandan hos de utvecklade nya kompositerna för att bestämma deras livslängden samt jämföra den med livslängden hos kommersiella polymer liner.
  

• Kontakt: Nazanin Emami, nazanin.emami@ltu.se, 0920-49 19 39

3.2 – Utveckling av nya konstitutiva modeller för hårda bergarter och diskontinuiteter under cyklisk belastning med olika lastnings- och lossningshastigheter

I detta arbetspaket genomförs tester i laboratorieskala för att studera effekterna av cyklisk belastning på bergarter och diskontinuiteter. Vid påfyllning och uttag av vätgas varierar det interna gastrycket inuti en LRC. Förändringarna beror på hur snabbt påfyllnings- och lossningshastigheterna sker. De cykliska lastförändringarna upptas huvudsakligen av bergmassa i LRC-systemet, och påverka avsevärt deformationen för intakta bergarter och diskontinuiteter i bergmassan, och därigenom bergrummens prestanda.

Med hjälp av de konstitutiva modeller som utvecklas i denna aktivitet är det möjligt att förstå effekten av påfyllning och uttag av vätgas på bergrummens prestanda. Detta gör det möjligt att säkerställa den strukturella integriteten, stabiliteten och funktionaliteten hos LRC:er.

Arbetet syftar till att

• Utveckla konstitutiva modeller som kan förutsäga beteendet hos hårt berg och diskontinuiteter under cyklisk belastning,
• Validera simulerade resultat mot experimentellt uppmätta resultat,
• Förstå behovet av effektiv lasthantering för att säkerställa den strukturella integriteten, stabiliteten och funktionaliteten hos LRC:er.
  

• Kontakt: Yang Zou, yang.zou@ltu.se, 0920-49 34 70

3.3 – Design och prestandaoptimering av fodrade bergschakt och orter

I underjordsgruvor byggs de viktigaste infrastrukturerna antingen i huvudsak horisontell (t.ex. ortsdrift) eller vertikal (t.ex. schakt) riktning. Deras geometrier och dimensioner skiljer sig åt jämfört med en nykonstruerad LRC, som vanligtvis har den optimala lastbärande geometrin. Dessutom har in situ-spänningarna och bergmasseförhållandena efter brytning förändrats. Med hänsyn till ovanstående faktorer kommer vi i arbetspaketet att bedöma genomförbarheten av att använda befintliga underjordiska orter och schakt, och ge förslag på modifierad geometri för vätgaslagring.

De materialegenskaper hos polymerliner som testats i AP3.1 och de konstitutiva modeller av bergarter och diskontinuiteter som utvecklats i AP3.2 kommer att länkas och tillämpas i LRC-designen och prestandaoptimering i industriell skala med hjälp av avancerade numeriska simuleringar.

Även LRC:ernas motståndskraft mot seismiska störningar, eftersom gruvområden är seismiskt aktiva kommer även att utvärderas.

De huvudsakliga målen för detta arbetspaket är:

• Att bedöma genomförbarheten av att använda befintliga underjordiska orter och schakt, samt ge förslag på modifierad geometri för vätgaslagring,
• Att utveckla numeriska verktyg för att utvärdera prestandan hos fodrade bergorter och schakt och dess påverkan av varierande parametrar,
• Att utvärdera den seismiska motståndskraften hos fodrade bergorter/schakt och föreslå förbättring av designen.

• Kontakt: Lena Bäcklund, lena.backlund@ltu.se, 0920-49 16 22

3.4 – Utveckling av tekniska riktlinjer för LRCtillämpning vid övergivna gruvområden

Observationsmetoden är vald som designmetod enligt Eurokod, EN 1997-1:2004. Observationsmetoden innebär att man identifierar potentiella osäkerheter och risker under den initiala designprocessen och att noggrant övervakar förhållandena under byggtiden. Därför behöver vissa risker och worst-best-case scenarier identifieras i detta projekt.

Resultat från AP2, 3.1, 3.2 och 3.3 kommer att integreras. Baserat på insamlade data och utförda numeriska simuleringar kommer kriterierna att fastställas, vilka kommer användas för att avgöra om en plats är lämplig eller ej.

Arbetet syftar till att

• Identifiera kriterier för val av plats,
  
• Föreslå optimerad bergrumsgeometri, lineregenskaper och linermaterial, strukturkomponentparametrar och tillåtet lufttrycksområde,
  
• Utveckla riktlinjer för hur LRC ska användas för befintliga underjordiska orter och schakt för att förbättra potentialen för underjordisk vätgaslagring,
  
• Tillhandahålla lösningar för hur man använder LRC:erna vid de övergivna gruvområdena i samarbete med AP4 och AP5 med hänsyn till de tekniska kraven, säkerhets- och miljöbestämmelserna inom gruvområdena och ekonomiska begränsningar.
  

• Kontakt: Ping Zhang, ping.zhang@ltu.se, 0920-49 30 16

AP4: Ekonomisk utvärdering av underjordsenergilagringssystem

I detta arbetspaket analyserar vi kostnadseffektiviteten för vätgaslagring i tidigare gruvområden för att bedöma energilagringsmetodens ekonomiska hållbarhet. Om vätgaslagring är ekonomiskt lönsamt kommer det locka till sig investeringar och främja infrastrukturutvecklingen samt driva industrier att anta innovativa energilagringslösningar, förbättra den industriella effektiviteten och stödja grön ekonomisk tillväxt.

4.1 – Kostnadseffektivitetsanalyser av underjordslagringssystem

Detta arbetspaket syftar till att utföra omfattande kostnadsanalyser av olika vätgaslagringssystem. Olika tekniska lösningar kommer att leda till olika kostnader och effekter, vilket i denna aktivitet kommer att analyseras närmare.

Huvudsyftet med detta arbetspaket är att:

• genomföra en kostnadseffektivitetsanalys (CEA) av att använda övergivna gruvområden för underjordslagring av energi, och
• jämföra detta med en liknande CEA vid användning av andra former av vätgaslagringssystem.

En kostnadseffektivitetsanalys är en form av ekonomisk analys som jämför de relativa kostnaderna och resultaten (effekterna) av olika tekniska lösningar för vätgas under jord, och andra former av energilagringssystem.

Forskningsfrågor som kommer att behandlas i detta arbetspaket:

• Vilka är de relaterade kostnaderna och effekterna av de olika tekniska lösningarna i de utvecklade underjordiska lagringssystemen?
• Kommer användningen av övergivna gruvområden att påverka den pågående gruvproduktionen på närliggande platser?
• Vilka är kostnaderna och effekterna av dessa vätgaslagringssystem för olika vätgasbehov?
  

• Kontakt: Linda Wårell, linda.warell@ltu.se, 0920-49 19 41

4.2 – Kostnadsnyttoanalyser av underjordslagringssystem

I detta arbetspaket kommer vi utföra kostnadsnyttoanalyser (CBA) av olika vätgaslagringssystem. Aktiviteten kommer således att utvidga resultaten från AP4.1 till att även inkludera de potentiella fördelarna för samhället med olika vätgaslagringssystem.

Huvudsyftet med detta arbetspaket är att:

• identifiera möjliga nyttor för samhället med olika vätgaslagringssystem, och
• utföra en CBA av att använda övergivna gruvområden för underjordslagring av energi.

En CBA är ett systematiskt tillvägagångssätt för att uppskatta styrkor och svagheter hos olika tekniska lösningar för underjordiska lagringssystem för vätgas. Den används för att bestämma vilka alternativ som genererar den högsta nyttan för samhället, samtidigt som man tar hänsyn till de potentiella kostnader som dessa medför.

Forskningsfrågor som kommer att behandlas i denna aktivitet:

• Vilka är de relaterade fördelarna med de olika tekniska lösningarna för de utvecklade underjordiska energilagringssystemen?
• Vad är nettonuvärdet av de olika alternativen för underjordslagringssystem?

Resultatet från detta arbetspaket är viktigt för att bedöma vilka olika alternativ av vätgaslagringssystem som är mest fördelaktiga ur ett samhällsperspektiv. Känslighetsanalyser kommer också att genomföras för att presentera och diskutera olika möjliga genomförbara scenarier.

• Kontakt: Linda Wårell, linda.warell@ltu.se, 0920-49 19 41

4.3 – Institutionella förutsättningar för lagring av vätgasenergi

Detta arbete fokuserar på att främja institutionella förutsättningar för underjordisk lagring av vätgasenergi i Sverige. Arbetet genomförs i samarbete med AP5. Resultaten från AP4.2 och AP5.1 kommer att vara avgörande för arbetet i denna aktivitet, eftersom fokus kommer att ligga på den institutionella kapaciteten för säkra och hållbara vätgaslagringssystem i Sverige.

Huvudsyftet med detta arbetspaket är att:

• identifiera olika möjliga ekonomiska styrmedel för säkra och hållbara underjordiska vätgaslagringssystem, och
• identifiera ett institutionellt ramverk, där både rättsliga aspekter och ekonomiska styrmedel för att säkerställa en säker och hållbar underjordisk energilagring föreslås
  

• Kontakt: Linda Wårell, linda.warell@ltu.se, 0920-49 19 41

AP5: Rättsliga ramverk, säkerhet och regelverk

Detta arbetspaket omfattar jämställdhetsmedveten politik och främjar lika möjligheter inom rättsliga och regleringsprocesser, vilket säkerställer att kvinnor har lika tillgång till jobb, utbildning och ledarroller inom framväxande områden som vätgasenergi och lagring.

Väldefinierade lagar och regler uppmuntrar till innovation inom branschen genom att skapa tydlighet och förtroende för investerare, vilket främjar utvecklingen av hållbara infrastrukturprojekt över hela världen. Det kommer att främja ansvarsfulla energiförbrukningsmetoder globalt och uppmuntra industrier att övergå till mer hållbar produktion och energianvändning.

Detta delarbetspaket fastställer tydliga säkerhets-, juridiska och regulatoriska riktlinjer för att säkerställa att vätgaslagringssystem fungerar tillförlitligt, vilket möjliggör en utbredd användning och även säkerställer att vätgaslagringssystem uppfyller globala miljöstandarder. Detta ramverk garanterar inte bara en säker användning av ren energiteknik utan anpassar också projektet till internationella klimatstandarder och miljöskyddslagar, vilket stöder insatser för att bekämpa klimatförändringar och minska koldioxidutsläppen.

5.1 – Utveckling av regelverk och säkerhet

I det här arbetspaketet undersöks de institutionella förutsättningarna för underjordisk lagring av vätgas i nedlagda gruvor i Sverige med fokus på rättssystemets funktion i syfte att:

1. Identifiera tillämpliga regelverk på såväl nationell som EU-nivå. Kartläggningen tar främst sikte på den miljörelaterade lagstiftningen, dvs. bestämmelser rörande avfalls- och kemikaliehantering, tillståndsprövning, fysisk planering och områdesskydd. Även frågor om äganderättsliga förhållandens betydelse för användningen av nedlagda gruvor för lagring av vätgas inkluderas i undersökningen.
2. Genom rättslig analys fastställa huruvida det identifierade rättsliga ramverket: (i) främjar, det vill säga tillåter såväl som innehåller materiella och processuella bestämmelser som tydligt indikerar under vilka förutsättningar vätgas kan lagras i underjorden; eller (ii) hindrar sådan lagring, exempelvis genom att nödvändig reglering saknas, eller att befintlig reglering är oklar avseende innehåll eller omfattning, samt om det förekommer motstridiga bestämmelser.

Analysen i AP5.1 genomförs i samarbete med AP4.3 med det övergripande syftet att öka den institutionella kapaciteten genom framtagandet av ett ändamålsenligt regelverk och för ändamålet anpassade ekonomiska styrmedel.

Effekten av både befintliga och kommande säkerhetsstandarder på LRC:s design och drift kommer att undersökas. Resultat från AP3.3 kommer att integreras för att upprätthålla efterlevnad.

Vätgaslagring har potential att bidra till bättre integration med förnybara energikällor, ökad balans mellan utbud och efterfrågan samt förhöjd energisäkerhet. Det övergripande målet med forskningen i AP5 är därför att genom kartläggning och analys av de rättsliga förutsättningarna för underjordisk vätgaslagring bidra till uppnåendet av dessa mål.

• Kontakt: Maria Pettersson, maria.pettersson@ltu.se, 0920-49 21 95

5.2 – Legitimitet, inklusive transparenta och engagerande kommunikationsstrategier

Utöver de tekniska och ekonomiska utmaningarna är det avgörande att vinna allmänhetens förtroende och acceptans för ett framgångsrikt genomförande av LRC:er för underjordisk vätgaslagring inom gruvområden.

För att säkerställa legitimiteten i såväl processen fram till beslut som den tänkta verksamheten, dvs. underjordisk lagring av vätgas, undersöks i detta delarbetspaket följande aspekter: tillgång till information, transparens, deltagande, processuell och social rättvisa, och ansvar. I detta arbetspaket undersöks därmed följande: sakägares/intressenters tillgång till relevant information och dokumentation; tydlighet i beslutsprocesser; förutsättningar för deltagande i beslutsprocesser; förutsättningar för beaktande av synpunkter i beslutsprocesser; förutsättningar för överprövning av beslut samt talerätt i dessa frågor.

Utgångspunkten för undersökningen är dels det rättsliga ramverket på internationell, EU och nationell nivå, dels tidigare rättspraxis och doktrin på området. Undersökningen kompletteras vid behov av intervjuer.

• Kontakt: Maria Pettersson, maria.pettersson@ltu.se, 0920-49 21 95

Tillbaka till startsida SUV