• No results found

Lagring av vindenergi i vätgas

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "Lagring av vindenergi i vätgas"

Copied!
39
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

Lagring av vindenergi i vätgas

David Liljekvist

Examensarbete

Energi- och Miljöteknik

2022

(2)

EXAMENSARBETE Arcada

Utbildningsprogram: Energi- och miljöteknik Identifikationsnummer: 8588

Författare: David Liljekvist

Arbetets namn: Lagring av vindenergi i vätgas Handledare (Arcada): Kim Roos, DI

Experthandledare: Harri Anukka, ingenjör

Uppdragsgivare: Yrkeshögskolan Arcada Sammandrag:

Finlands energisystem håller på att gå från att vara beroende av fossila bränslen till att förlita sig på förnybara energikällor för energiproduktionen. Elproduktionen från för- nybara energikällor går inte att regleras på samma sätt som det har gått med fossila bränsle, då kan det uppstå stora och snabba ändringar i produktionen vilket leder till fluktuationer i elpriset. Elproducenter kan då välja att lagra energin då elpriset är högt för att sedan sälja energin när priset är högre för att reducera variationer i elpriset. Vät- gas som energilagring har under det senaste årtiondet fått uppmärksamhet från forskare och industrin. Vätgasproduktion genom elektrolys av vatten är ett bra sätt att lagra vindkraftsenergi när produktionen är hög och efterfrågan är låg. Bränsleceller kan se- dan användas för att regenerera vätgasen till elektricitet när efterfrågan på elektricitet är hög. Vätgas lagras ofta under högt tryck eftersom densiteten är låg. De lagringskärl som använd i dagsläget har en relativt låg volym och hög kostnad sett till lagrings- kapaciteten. För storskalig lagring av vätgas är det billigaste sättet att lagra gasen i hå- ligheter i berg. Denna rapport skrevs för att undersöka vilka möjligheter det finns för att lagra energi från vindkraft i vätgas. Rapporten är begränsad till att endast undersöka möjligheterna för lagring av elektricitet producerad med vindkraft. I rapporten under- söks också i vilket tidsperspektiv vätgasen kan lagras och hur elproduktionen från vindkraftverk påverkar elpriset. Resultatet visar att det finns stora variationer i produkt- ionen av elektricitet från vindkraftverk och i elpriset. Det är möjligt att lagra energi un- der både längre och kortare perioder i vätgas då det finns mindre behov av energin för att sedan regenerera energin till elektricitet när behovet är stort.

Nyckelord: Energilagring, Vätgas, Elektrolys, Bränslecell, Vindkraft

Sidantal: 37

Språk: Svenska

Datum för godkännande: 16.05.2022

(3)

DEGREE THESIS Arcada

Degree Programme: Energy and Environmental Engineering Identification number: 8588

Author: David Liljekvist

Title: Lagring av vindenergi i vätgas

Supervisor (Arcada): Kim Roos, M.Sc.

Expert supervisor: Harri Anukka, B.Sc.

Commissioned by: Aracda University of Applied Sciences Abstract:

The Finnish energy system is undergoing a transition from a system depending on fossil fuels to relying on energy from renewable energy sources. Energy production from re- newable energy sources cannot be regulated the same way fossil fuels can, which leads to big differences in energy production and demand. By storing the energy when electricity prices are low and selling the electricity when prices are higher the price fluctuations can be reduced. Hydrogen as an energy storage medium has drawn the attention of research institutions and industry over the past decade. Hydrogen production from the electrolysis of water is a good way to store energy from wind turbines when the production is high, and demand is low. Fuel cells can then be used to regenerate electricity when the demand is high and electricity prices higher. Hydrogen is often stored under high pressure due to its low density. The cheapest way to store hydrogen on a large scale is to store it under- ground in caverns. This report were written to investigate the possibilities to store energy from wind turbines in hydrogen. The time perspective for when the hydrogen should be stored was also investigated. The results show that there are big fluctuations in the pro- duction of electricity from wind turbines and in the price of electricity. There is possible to store energy during both longer and shorter periods when the electricity price is low and regenerate it to electricity when the price is higher.

Keywords: Energy storage, Hydrogen, Electrolysis, Fuel cell, Wind power

Number of pages: 37

Language: Swedish

Date of acceptance: 16.05.2022

(4)

INNEHÅLL

Sammanfattning Abstract

Förord Förkortningar

1 Introduktion ... 6

1.1 Bakgrund ... Fel! Bokmärket är inte definierat. 1.2 Syfte ... 7

1.3 Avgränsningar ... 7

2 Väte ... 7

3 Vindkraft ... 8

3.1 Vindkraftverk med horisontell axel (HAWT) ... 8

3.2 Vindkraftverk med vertikal axel (VAWT) ... 9

3.3 Kraften i vinden ... 11

4 Vätgasproduktion genom elektrolys av vatten ... 12

4.1 Alkalisk elektrolys ... 12

4.2 PEM- elektrolys ... 13

4.3 SOEC ... 14

5 Vätgaslagring ... 16

5.1 Lagra väte som gas ... 16

5.2 Flytande väte ... 17

5.3 Adsorption av väte ... 18

5.4 Metallhydrider ... 18

6 Vätgasens användningsområden ... 19

6.1 Bränslecell (Power to Power) ... 19

6.2 Fordon ... 20

6.3 Industri ... 21

7 Vätgasanläggningar i Finland och Norden ... 21

8 Miljö ... 24

9 Säkerhet ... 25

10 Resultat ... 26

10.1 Metod... 26

10.2 Tidsperspektiv på vätgaslagring ... 26

10.3 Anläggning för vätgasframställning ... 30

11 Diskussion ... 31

12 Slutsats ... 33

Källor……….. ... 34

(5)

4

FÖRORD

Jag vill tacka min handledare Kim Roos för sitt stöd och sina idéer till examensarbetet.

Jag vill även tacka alla andra anställda på yrkeshögskolan Arcada som har deltagit med idéer till arbetet.

Umeå 01.05.2022

David Liljekvist

(6)

5

FÖRKORTNINGAR

HAWT= Horisontal Axis Wind Turbine VAWT= Vertical Axis Wind Turbine PEM= Polymer Electrolyte Membrane SOEC= Solid Oxide Electrolysis

(7)

6

1 INTRODUKTION

Tekniken för att framställa fossilfri energi är relativt bra utvecklad men elnätet är fortfa- rande anpassad till energi från fossila bränslen som lätt går att reglera enligt efterfrågan på energi. Eftersom energiproduktionen från fossilfria källor som vindkraft styrs av väd- ret och energiproduktionen, denna energiproduktion går inte att reglera uppkommer det situationer då elproduktionen från vindkraftverken är väldigt hög vilket leder till att el- priserna sjunker, då kan det vara lönsamt att lagra energin för att sälja den då behovet är större och priserna är högre.

Just nu är det väldigt få energisystem som är kopplade till någon form av energilagring eftersom den största delen av energin produceras med energikällor där produktionen inte styrs av väderförhållanden. Men vind- och solenergi växer kraftigt och förväntas ha en större roll i energiproduktionen i framtiden. (Egeland-Eriksen, Hajizadeh, & Sartori, 2021) Enligt en rapport från Arbets- och näringsministeriet förväntas vindkraftverk pro- ducera 37 TWh elektricitet år 2050 vilket är nästan 5 gånger mer än år 2020 då elkraft- verken producerade 7,8 TWh. (Sähköntuotannon skenaariolaskelmat vuoteen 2050, 2019) Med en så hög andel förnybar energi som är helt beroende av vädret skulle kräva mycket energilagring, både långtids- och korttidslagring. Enligt den Europeiska Union- en (EU) ska andelen förnybar elektricitetsproduktion vara 80% år 2050. Nuvarande uppskattningar är att elnätet inte klarar av mer än 30% förnybara energikällor utan mer möjligheter till flexibilitet genom till exempel energilagring. (Egeland-Eriksen, Hajizadeh, & Sartori, 2021)

Batterier är väl lämpade för lagring av energi under en kort tid men de är inte lämpade för att lagra energi under flera veckor eller månader. Ett av de mest realistiska alternati- ven för lagring av förnybar energi under en lång tid är vätgas. Grundidén är att produ- cera vätgas genom elektrolys av vatten när energiproduktionen är högre än energikon- sumtionen. (Egeland-Eriksen, Hajizadeh, & Sartori, 2021) Vätgasen kan förvaras i olika former såsom gas, flytande form eller i kemiska former (Elberry, Thakur, & Veysey, 2021). När elproduktionen är lägre än konsumtionen kan den lagrade vätgasen användas till att producera elektricitet i bränsleceller.

(8)

7

1.1 Syfte

Examensarbetets syfte är att lyfta fram vilka utmaningar och möjligheter det finns med att lagra vindkraftenergi i elektrolysframställd vätgas. Syftet är också att ta reda på i vilket tidspektiv det är bästa att lagra energi.

1.2 Avgränsningar

Detta arbete är avgränsat till att endast behandla vätgas framställd genom elektrolys med energi från vindenergi. Endast användning av vätgasen till produktion av elektrici- tet genom bränsleceller tas i beaktande, andra användningsområden för vätgasen under- söks inte.

2 VÄTE

Väte är ett färg- och luktlöst ämne och är lättast av alla grundämnen. Gasen är ofta bun- den i andra föreningar i naturen som till exempel vatten. På grund av gasens låga densi- tet på ungefär 0,009 g/l i atmosfärstryck och 20 °C måste gasen trycksättas för att kunna lagras i mindre volymer. Gasen blir till flytande form vid – 253 °C i normalt tryck. I rätt koncentrationer brinner vätgasen och kan också självantända eftersom temperaturen kan öka genom ett fenomen som kallas Joule-Thompson effekten. Sett till sin vikt är väte det mest energitäta bränslet som finns men vätgasens låga densitet gör att det krävs högt tryck och stor volym vid lagring. (Bal & Wietschel, 2009 s. 271-275) Vätgasen började användas i början av 1900- talet, före det fanns det inget behov för den. Vätgasen användes först till flygande ballonger och farkoster. Vätgasen gjorde så att zeppelinaren Hindenburg kunde flyga, men efter olyckan år 1937 då Hindenburg fattade eld under en flygning minskade efterfrågan på zeppelinare och användningen av vätgas i ballonger skars ner. Vätgasen har stor potential att användas inom många områden men i dagsläget används vätgas främst inom raffinering och kemisk industri och den produceras främst av fossila bränslen. (Söderbergs Partners, 2022)

(9)

8

3 VINDKRAFT

Luft som rör sig, har en massa och en hastighet och har därför kinetisk energi som kan tas tillvara och konverteras till en energiform som kan användas. Vindens energi har använts i tusentals år men att använda vindenergi för att producera elektricitet är relativt nytt. Den första vindturbinen som producerade elektricitet byggdes i Skottland år 1882 av James Blyth. (Anani, 2019, s.164) Ett vindkraftverk tar tillvara den kinetiska energin och konverterar den till roterande mekanisk energi vilket i sin tur roterar en generator.

(Anani, 2019, s.164)

3.1 Vindkraftverk med horisontell axel (HAWT)

Det finns olika typer av vindkraftverk, den vanligaste är vindkraftverk med horisontell axel (HAWT). Den vanligaste strukturen av ett HAWT system visas i Figur 1. Huvud- komponenterna för systemet sitter i gondolen. Varvtalet på huvudaxeln är ligger van- ligtvis mellan 20-30 rpm på större vindkraftverk, en växellåda växlar upp rotationshas- tigheten till 1000-1500 rpm före den används till att driva generatorn. Vindkraften är också utrustade med en anemometer som mäter vindens riktning och hastighet.

Anemometern skickar en signal till styrsystemet som i sin tur skickar signal till girmo- torn så att rotorn alltid är riktad mot vinden. (Anani, 2019, s.166)

När vinden når en hastighet då vindkraftverken producerar mest effekt kallas det märk- vind, då kan det vara nödvändigt att begränsa vindkraftverkets effekt. För att begränsa effekten från vindkraftverket finns två metoder som oftast används, stallreglering och pitchreglering. Vid stallreglering är bladprofilen utformad så att den skapar luftvirvlar vid märkvind så att lyftkraften minska samtidigt som motståndet ökar. I ett vindkraft- verk med pitchreglering roteras rotorbladen vid navet för att reglera effekten.

(vindkraften.se) En annan viktig del i vindkraftverken är bromssystemet som stoppar vindkraften när vindhastigheten blir så hög att den kan skada rotorn om den tillåts att rotera.

(10)

9

Figur 1. Vindkraftverk med horisontell axel. (Wizelius, 2003)

3.2 Vindkraftverk med vertikal axel (VAWT)

Det finns tre olika typer av VAWTs som visas i Figur 2. Savonius-rotorn uppfanns av den finländske konstruktören Sigurd Savonius år 1922. Den består av två halvcylindrar, när en halvcylinder är riktad mot vindriktningen kommer kraften på den att vara betyd- ligt större än på baksidan av den andra halvcylindern. De här producerar en kraft som gör att rotorn börjar rotera. (Conserve Energy Future)

Darrieus-VAWT uppfanns av den flygplanskonstruktören Georges Darrieus. Darrieus rotorn roterar med en betydligt högre hastighet än Savonius rotorn, den kan rotera i en mycket högre hastighet än hastigheten på vinden som träffar rotorn men vridkraften som den producerar är lägre än Savonius rotorn. Den höga hastigheten på rotorn gör den väl lämpad för elektricitetsproduktion. (Conserve Energy Future)

(11)

10

H-VAWT har en simpel konstruktion, bladen som används är platta och är fastsatta i centrumet med axlar. Den enkla konstruktionen gör att den är enklare att konstruera vil- ket gör den billigare än Darrieus modellen. (Alqurashi, 2020)

Figur 2. Olika typer av VAWT. (Öguclu, 2020)

Den största fördelen med VAWT är att den kan ta tillvara vind från alla riktningar utan komplexa styrsystem. En annan fördel är att tunga komponenter såsom generatorer och växellåda kan placeras på marknivå. Trots fördelarna finns det väldigt få kommersiella vertikal axlade vindkraftverk som har blivit framgångsrika, det beror på flertal nackde- lar med VAWT. En nackdel är att rotorbladen sitter så nära marken. Nära marken är vindhastigheten lägre och vindarna är mer turbulenta vilket begränsar kraftproduktion- en. När vindhastigheterna blir så höga att det finns behov att kontrollera hastigheten på rotorn för att skydda generatorn är det svår att få rotorbladen vinklade så att de begrän- sar kraftproduktionen. (Dvorak, 2014)

(12)

11

3.3 Kraften i vinden

Vindens effekt är proportionell mot vindens hastighet i kubik vilket gör att vindens ef- fekt ökar åtta gånger när vindhastigheten fördubblas. Därför är det viktigt att placera vindkraftverk där vindförhållanden är optimala. Vindens rörelseenergi omvandlas till en rotationskraft genom att bromsa upp vinden. För att omvandla all rörelseenergi i vinden måste den bromsas upp helt med detta är inte möjligt i ett vindkraftverk eftersom vinden måste kunna passera rotorn för att ha någonstans att ta vägen. (vindkraften.se)

I moderna vinskraftverk är verkningsgraden 35-55 %. Vindkraftverkens fulla effekt nås när vindhatigheten är 12-15 m/s och vid högre vindhastigheter hålls ungefär samma effekt upp till 24-25 m/s då vindkraftverket sätts i stoppläge. (Vindkraftskurs.se)

Ett vindkraftverk har en elproduktion på ca. 8000 MWh per år, det är elektricitet till ca.

400 egnahemshus med eluppvärmning under ett år. Under 2021 producerade Finlands vindkraftverk totalt 8061 GWh elektricitet vilket är 11,7 procent av landets elproduktion. (Tuulivoimayhdistys, 2022) Som Figur 3 visar variera elproduktionen kraftigt mellan månaderna, det visar attt det finns behov av energilagring.

Figur 3. Elproduktionen från Finlands vindkraftverk år 2018-2019. (Gasum, 2020)

(13)

12

4 VÄTGASPRODUKTION GENOM ELEKTROLYS AV VATTEN

Elektrolys av vatten har potential att ha en nyckelroll i att sammankoppla elektricitet, transport och industrin genom att tillhandahålla fossilfria bränslen. (Möst, o.a., 2021) Vid elektrolys av vatten är vatten reaktanten som spjälkas upp till väte och syre med hjälp av likström. Det finns olika system som har utvecklats för elektrolys av vatten, bland annat alkalisk vattenelektrolys och PEM (proton exchange membranes). (Chi &

Yu, 2018)

4.1 Alkalisk elektrolys

Alkalisk vattenelektrolys verkar vid en relativt låg temperatur (60-80 °C) med en vattenblandning av 20-30% natriumhydroxid eller kaliumhydroxid. Två elektroder sänks ner i vattenblandningen, elektroderna är separerade med ett membran med dålig ledningsförmåga och permeabilitet så att gaserna inte blandas. Vatten spjälks med hjälp av likström som går igenom vätskan. Mellan anod och katod är det ett membran som är gjort av ett material med låg ledningsförmåga och elektroderna är ofta gjorda av nickel.

Trycket mellan anod och katod sidan måste vara balanserad för att undvika en explotionsrisk som kan uppstå om väte och syre blandas. För att göra 1 Nm³ vätgas behövs ungefär 4,5-5,5 kWh elektricitet med en verkningsgrad på 60%. Processen behöver en lång tid på sig att starta upp vilket gör det svårt att anpassa alkalisk elektrolysör till de stora variationer av elproduktion som uppstår med förnybara energikällor. (Chi & Yu, 2018) I Figur 4 illustreras en alkalisk elktrolysprocess. Vid katoden (negativa) sker vätgasutvecklingen och vid anoden (positiva) sker syrgasutveckling. Av två mol vatten framställs en mol syre och två mol väte, vilket kan visas med formeln:

2 H₂O → 2 H₂ + O₂

(14)

13 Figur 4. Alkalisk elektrolysprocess. (Byman, 2015)

4.2 PEM- elektrolys

PEM- elektrolysen fungerar på samma sätt som den alkaliska men är vidare utvecklad. I en PEM- elektrolysör är elektrolyten i fast form, den till exempel vara joniskt ledande polymer. PEM- elektrolysörens funktion visas i Figur. 5.

PEM- elektrolysen har en kompakt design, hög verkningsgrad och kan anpassas snabb- bare till förändringar. Kostnaden för metallerna som används som elektrolyt gör att PEM- elektrolysören är dyrare än alkalisk elektrolys. PEM elektrolys har utvärderats av United States of America National Renewable Energy Laboratory att vara en passande teknik för att konvertera vindenergi till vätgas. Det förväntas också att priset på PEM- elektrolys kommer att sjunka när produktionen av PEM-elektrolysörer ökar. (Chi & Yu, 2018)

(15)

14

Figur 5. Spjälkning av vatten i PEM-elektrolys. (NyTeknik)

4.3 SOEC

Solid Oxide Electrolysis, SOEC är en elektrolysör som arbetar vid höga temperaturer på runt 800 °C. I Figur 6 illustreras processen där vattenånga leds till den porösa katoden där vattenmolekylerna spjälks upp till väte och syre när elektrisk ström tillförs.

Vätgasen som produceras sprids ut till katodens yta där den samlas upp. Syrejonerna transporteras genom den fasta elektrolyten till anoden yta. Reaktionen som sker i SOEC kan skrivas som:

H₂O → H₂ + 1

2 O₂ (Ni, Leung, & Leung, 2008)

(16)

15 Figur 6. Processen i SOEC. (NyTeknik)

SOEC är den minst beprövade elektrolysmetoden men den intresset för teknologin finns eftersom den behöver mindre energi än PEM eller alkalisk elektrolys för att producera vätgas. På grund av dn höga arbetstemperaturen kan det också vara lämpligt att placera den nära industrin för att ta tillvara spillvärmen. (Ni, Leung, & Leung, 2008)

(17)

16

5 VÄTGASLAGRING

Vätgasen har ett energiinnehåll på 120 MJ/kg vilket kan jämföras med bensin som har 40 MJ/kg. Energiinnehållet i vätgas per volymenhet är väldigt lågt eftersom 1 kg vätgas har volymen 11 m³ vid 1 atmosfärstryck och rumstemperatur vilket gör att mängden energi i en tank blir lågt även när gasen lagras under högt tryck. (Wadst & Lindberg) Det finns sex olika lagrings metoder med hög volymdensitet. I Tabell 1 är de olika lag- ringsmetoderna listade. (Züttel, 2003)

Tabell 1. Lagringsmetoder för vätgas.

5.1 Lagra väte som gas

Lagring av vätgas kan ske under jorden eller ovanför jordytan. Investeringskostnaderna för lagring ovan jord är betydligt högre vid storskalig lagring och är därför inte att före- dra. Det finns redan flera anläggningar där vätgas lagras underjorden i håligheter i berg.

I Teeside, Storbritannien och Texas, USA finns lagringsanläggningar som man har gjort i saltgrottor. Att lagra vätgas i saltgrottor har flera fördelar, låga konstruktions kostna- der, lite läckage, snabb uttags- och insprutningshastighet och minimala risker för väte- kontamination. (Andersson & Grönkvist, 2019) Enligt rapporten “Renewable Energy:

(18)

17

Physics, Engineering, Environmental Impacts, Economics and Planning” av Bent Sørensen finns det inget annat alternativ för som är mer passande för lagring av energi än underjordisk vätgaslagring. Att använda saltgrottor som lagring har använts länge för lagring av naturgas och bevisat att de är väl lämpade för det och erbjuder en låg lag- ringskostnad. I områden där saltgrottor inte är tillgängliga kan håligheter i berg använ- das men det medför mer kostnader. (Sørensen & Spazzafumo, 2018 s. 29)

Vid lagring ovan jord är ett alternativ lagring av vätgasen i metallbehållare. En

metallbehållare ökar investeringskostnaderna men säkerställer stabilitet i lagringen och försäkrar att vätgasen hålls ren. Alla platser har inte geologiska förutsättningar för att lagra vätgasen under jorden, då är en metallbehållare ett alternativ. Det finns lite erfarenhet av lagring av vätgas i metallbehållare men det är vanligt förekommande vid lagring av naturgas. På grund av det höga lagringstrycket är den mest lovande lösningen på storskalig vätgaslagring ovan jord lagring i cylinderformade behållare. Naturgas har lagrats i cylindriska behållare sedan 1980-talet och har använts för att kunna hantera toppar i efterfrågan. Konstruktionen av cylindriska lagringsbehållare är ganska enkla, de är vanligtvis inte mer än 1,4 meter i diameter och består av en serie med relativt korta rör med slutna ändor. Totala längden på rörsystemet kan vara flera kilometer långt och är vanligtvis nergrävtd ett par meter ner i marken. Konstruktionen av behållare för lagring av vätgas är dyrare eftersom gasen påverkar de mekaniska egenskaperna av stål, detta kallas vätgas försprödning och gör att det behövs större säkerhetsmarginaler.

(Andersson & Grönkvist, 2019)

5.2 Flytande väte

I stället för att komprimera väte kan man gör den till flytande form för att öka densite- ten. Fördelen med att ha väte i flytande form är att man kan uppnå väldigt en hög densi- tet också vid atmosfäriskt tryck, densiteten av mättat flytande väte vid 1 bars tryck är 70 kg/m³.

(19)

18

Den största utmaningen med lagring av väte i flytande form är den mycket energikrä- vande förvätskningsprocessen. Det är två huvudsakliga orsaker varför förvätskningen är så energikrävande: vätets låga kokpunkt ( -253 °C vid 1 bar) och att väte inte kyls ner vid strypningsprocesser vid temperaturer över -73 °C. Det senare nämnda problemet kräver förkylning i förvätskningsprocessen, oftast genom avdunstning av kväve.

(Andersson & Grönkvist, 2019)

Väte förvätskning är ändå väletablerad, den globala installerade väte förvätsknings kapaciteten är runt 355 ton per dag. När väten har förvätskats är det viktigt att den kan förvaras så att förångningen är minimerad. Förångningen leder inte bara till att energin som har gått åt att göra den till vätska går i spillo utan även väte eftersom den förångade vätgasen måste släppas ut ur förvaringsbehållaren på grund av tryckstegring.

Problemet förebyggs genom att isolera tankarna väl och minimera yta per volymförhål- landet genom att göra de sfäriska. (Andersson & Grönkvist, 2019)

5.3 Adsorption av väte

Lagring av väte med adsorption utnyttjar bindningen mellan molekylärt väte och ett material med en stor yta. För att uppnå hög densitet måste vanligtvis högt tryck och låga temperaturer appliceras. Det vanligaste köldmediet som använd vid väteadsorption är flytande kväve. Väte appliceras med ett tryck på 10-100 bar men varierar beroende på vilket adsorbent används. Det finns väldig lite erfarenhet om användning av adsorption för att lagra väte, försök har endast utförts i laboratorieskala. (Andersson & Grönkvist, 2019)

5.4 Metallhydrider

En metallhydrid är en kemisk förening mellan väte och en metall. Den här bindningen är starkare än de fysiska bindningarna vid adsorption av väte. Det betyder att det behövs mer energi för att frigöra den kemiskt bundna väte. Däremot gör de starka bindningarna

(20)

19

att väte kan lagras med en hög densitet vi atmosfäriskt tryck och temperatur. (Luzan, 2012)

6 VÄTGASENS ANVÄNDNINGSOMRÅDEN

Vätgasen har många användningsområden, vätgas kan bland annat användas i industrin, som bränsle i fordon och för att lagra energi.

6.1 Bränslecell (Power to Power)

För att vätgas ska omvandlas till el behövs en energiomvandlare. En bränslecell kan på ett effektivt sätt göra vätgasens energi till elektricitet. De enda restprodukterna som bil- das är värme och vatten. (Vätgas.se)

Bränsleceller är vanligtvis kategoriserad enligt deras elektrolys, de kan delas in i fem grupper:

1. Alkalisk bränslecell 2. Fosforsyra bränslecell 3. Polymer bränslecell 4. Smältkarbonat bränslecell 5. Fastoxid bränslecell (Fink, 2018)

Alla typer av bränsleceller är baserad på de samma elektrokemiska principerna men de arbetar på olika temperaturer och består av olika material. Hur mycket elektricitet som produceras av en bränslecell beror på storleken av reaktionsområdet där reaktanten, elektroden och electrolyten möts. För att reaktionsytan ska vara så stor som möjligt är bränslecellen vanligtvis konstruerad som tunna plana strukturer. (O'Hayre, Suk-Won, G., B., & Colella, 2016) En bränslecell består av en katodsida och en anodsida. Sidorna skiljs åt med ett membran som bara låter protoner passera. På anodsidan delas väteatomerna upp i protoner och elektroner. Elektronerna genererar elektricitet i en intern krets medan protonerna passerar till andra sidan genom membranet. Elektronerna

(21)

20

och protonerna förenas på anodsidan och bildar vatten när de ansulter sig till syrgas.

Den kemiska reaktionen i en bränslecell:2H2 + O2 →2 H2O. (Vätgas.se)

Elektrolys och bränsleceller gör det möjligt att balansera elnätet genom att producera vätgas med förnybar energi när efterfrågan på elektricitet är låg och produktionen är hög för att sedan producera el genom bränsleceller när det finns stort behov av elektricitet.

Vätgasen kan också användas till att transportera energi från regioner med stor produkt- ion av förnybar energi. De bästa vindkraftsresurserna ligger ofta längs med kusten eller på landsbygden. Vindenergin kan då konverteras till vätgas genom elektrolys och trans- porteras till områden med stor energiefterfrågan. (IRENA, 2019)

6.2 Fordon

Att använd vätgas som fordonsbränsle skulle kunna minska transportsektorns miljö- och klimatpåverkan betydligt. Fordon som använder vätgas som bränsle har i princip inga andra utsläpp än vattenånga. Fördelarna med vätgasbil jämfört med elbil är att det tar snabbt att tanka och man undviker de tunga batterierna som finns i elbilar. (Vätgas.se) Vätgas bilens huvudkomponenter illustreras i Figur 7.

Problemet med vätgasfordon är att det behövs en infrastruktur med tankstationer och transport av vätgasen ut till tankstationerna. Infrastrukturen kan inte byggas då det inte finns så stor efterfrågan på vätgas. (Murugan, o.a., 2019)

Figur 7. Vätgasbilens huvudkomponenter. (Vätgas.se)

(22)

21

I mindre fordon som personbilar går det bra att ha ett batteri som energikälla men i far- tyg och lastbilar blir batteripaketet för tungt och dyrt. Många lastbilstillverkare, bland annat Volvo och Daimler Truck ser bränsleceller och vätgas som ett viktigt alternativ till batterier. (Augustsson, 2021) Norge har satsat stort på vätgasdrivna fartyg. I Norge trafikerar världens första vätgasdrivna lastfartyg som i kombination med grön vätgas och rotorsegel har noll klimatutsläpp. (Vätgas.se)

6.3 Industri

I dagsläget är lantbruksindustrin den största konsumenten av vätgas. Vätgas används till att producera ammoniak som i sin tur används för att göra konstgödsel. (Linde) Vid raffinaderier där råolja blir till bensin och diesel används vätgas för att lätta upp råoljan.

Stålindustrin i Sverige har också satsat stor på vätgas i deras projekt HYBRIT som arbetar för att utveckla fossilfritt stål. (Vätgas.se)

7 VÄTGASANLÄGGNINGAR I FINLAND OCH NORDEN

P2X Solutions är ett finländskt företag som utvecklar lösningar för at framställa grön vätgas. Företaget har ett projekt där målet är att konstruera en anläggning för vätgas- framställning genom elektrolys med en kapacitet på 20 MW, investeringen för anlägg- ningen är 50 millioner euro. Anläggningen ska använda energi från vattenkraft, solpane- ler, biomassa eller vindkraft. En skiss samt förslag på plats för anläggningen blev klar i februari 2021. Anläggningen ska vara i bruk år 2024. (P2X Solutions, u.d.)

I Luleå, Sverige bygger man ett vätgaslager underjord. Vätgaslagret är ett 100 kubikme- ter stort inklätt bergrum och ligger 30 meter under markytan, principen för gaslagret är illustrerad i Figur 7. Lagret är en del av SSAB, LKAB och Vattenfalls pilotprojekt HYBRIT som är ett projekt som ska påbörja tillverkning av fossilfritt stål. (Nordiska Projekt, 2021)

(23)

22

Figur 7. Funktionsprincip på vätgasförvaring i Luleå. (Vattenfall)

Europas största projekt för att framställa grön vätgas heter HyDeal, projektet planeras att påbörjas år 2025 och ska nå en kapacitet på 9,5 GW solenegi och 7,5 GW

elektrolysör är 2030. Anläggningen ska vara i Spanien och vätgasen ska främst användas till att producera stål, gödningsmedel och ammoniak. (Matalucci, 2022)

År 2020 tog EU-kommisionen beslut om en vätgasstrategi för EU. Strategin går ut på att implementera vätgas i Europas energisysytem. Strategin ska utforska hur EU:s ekonomi kan göra sig av med fossila bränslen genom att producera och använda grön vätgas på ett kosteffektivt sätt.

Hydrogen Europe är en organisation som representerar europeiska företag som jobbar mot en koldioxidneutral ekonomi. Visionen är att driva fram en global

koldioxidneutralitet genom att accelerersa Europas vätgasindustri. Projekten som Hydrogen Europe är inblandad i (Hydrogen Europe, u.d.):

• Fuel Cells & Hydrogen Observatory (FCHO)

FCHO tar fram data och information om hela vätgassektorn.

(24)

23

• H2Haul

H2Haul är ett projekt somm arbetar med att utveckla och distribuera 16 lastbilar som drivs på vätgas. Lastbilarna ska placeras på 4 olika ställen där det också ska byggas nya tankstationer för vätgas som ska förse grön vätgas till lastbilarna.

• H2Share

Målet med projektet är att underlätta övergången till transporter med låga koldioxidutsläpp.

• H2SHIPS

H2SHIPS är ett EU projekt som utvecklar infrastruktur för frakt som sker med vätgas.

• HyLAW

Projektet jobbar med att ta bort lagar som begränsar spridningen av vätgastekniken. Det är ett projekt vars mål är att snabba på implementeringen av vätgas och bränsleceller genom att förse utvecklare med en tydlig bild av regulationer inom området.

• JIVE

JIVE projektet ska distribuera 139 bränslecellsbussar och infrastruktur för tankstationer i fem länder.

• JIVE2

JIVE2 projektet ska också förse Europeiska städer emd 152 nya bränslecellsbussar och infrastruktur för tankstationer. Bussarna ska fördelas i 14 städer i Frankrike, Tyskland, Island, Norge, Sverige och Nederländerna. Projektet startade januari 2018.

• MultHyFuel

Målet med MultHyFuel är att bidra till effektiv spridning av vätgas som ett alternativt bränsle genom att utveckla en strategi för att implementera tankstationer för vätgas.

Det pågår många vätgasprojekt i Europa för att ersätta fossilbränslen med fossilfria. EU- kommissionen beslutade år 2020 att satsa 430 miljarder euro fram till 2030 för att göra vätgas till en del i energisystemet. (Vätgas.se, u.d.)

(25)

24

8 MILJÖ

Även om vätgas generellt anses vara ett bränsle utan miljöpåverkan vid användning har vätgasen negativ miljöpåverkan vid produktionen. Vätgasproduktionen kan delas in i tre faser: anläggningens tillverkning och installation, anläggningens drift och vätgasens förvaring eller transport. Vid framställning av vätgas genom elektrolys av vatten är pro- duktionens miljöpåverkan väldigt liten om fossilfri energi används.

I rapporten ”Life cycle assessment of hydrogen production via electrolysis” presenteras en livscykelanalys av ett system där vätgas framställs med en elektrolysator som använ- der vindkraftsenergi. Systemet består av tre 50kW vindkraftverk och en elektrolysator med kapacitet att producera 30 Nm³ per timme. Vätgasen komprimeras och lagras i en behållare vid en tankstation. Analysen tar i beaktande material som behövs för kon- struktion av vindkraftsverk, elektrolysator och vätgastankar. I tillverkningen av syste- met är det vindkraftverken som behöver mest materialresurser, vilket Tabell 2. visar.

(Bhandari, Trudewind, & Zapp, 2014)

Tabell 2. Materialanvändning per kilogram väte producerad. (Bhandari, Trudewind, &

Zapp, 2014)

De största koldioxidutsläppen uppstår i samband med tillverkningen och monteringen av vindkraftverket. Tabell 3. Visar en översikt över utsläpp av gaser för de olika syste- men. (Bhandari, Trudewind, & Zapp, 2014)

Tabell 3. Utsläpp av gaser för de olika systemen vid produktionen och installationen av dem. (Bhandari, Trudewind, & Zapp, 2014)

(26)

25

Om fossila bränsle kunde ersättas med vätgas skulle klimatuppvärmningen och miljöpå- verkan minskas eftersom växthusgaser och andra miljöfarliga utsläpp skulle minska.

Men situationen är ändå komplex eftersom väte påverkar nedbrytningsprocessen i atmo- sfären som skapar ozon. Även om väte förekommer naturligt i atmosfären kan ökade utsläpp av väte förändra atmosfärens naturliga kemi och förvärra de problem som är kopplade till fotokemiska föroreningar (ozon) och klimatförändringar. (Upadhyaya, W.

Peters, Fouad, Ahluwalia, & Daniel Doss, 2004)

9 SÄKERHET

Alla typer av bränsle har någon fara associerat med sig eftersom det är mycket energi koncentrerat på samma ställe. Vätgasen egenskaper gör den säkrare att hantera än andra typer av bränslen, eftersom vätgasen inte är lättare än luft och den försvinner snabbt om den frigörs ut i luften. Men andra egenskaper hos vätgasen kräver särskilda tekniska lösningar för att göra den säker att använda. Vätgasen är mer lättantändlig och det är viktigt att ha detektorer som upptäcker eventuella läckor. (Office of energy efficency and renewable energy)

(27)

26

10 RESULTAT

I detta kapitel presenteras resultaten från litteraturstudien och från analysen av vindkraf- tens produktionsdata och elprisdata.

10.1 Metod

Arbetet inleddes med att göra en litteraturstudie. Informationen som utgjorde en grund för arbetet söktes i databaserna ScienceDirect och Ebsco med relevanta sökord. Littera- turstudien började med att söka information om väte som grundämne, därefter gjordes informationssökning om bränsleceller, vätgasens användningsområden, lagringstekniker och elektrolystekniker.

För att undersöka förhållandet mellan elpris och energiproduktion från vindkraft togs elprisdata från Vattenfall och data om elproduktion från Fingrid. Data laddades in Excel där och diagram uppgjordes i olika tidsperspektiv för att illustrera förhållandet mellan elpriset och produktionen.

10.2 Tidsperspektiv på vätgaslagring

För att undersöka sambandet mellan energiproduktion från vindkraft och elpriset ladda- des data ner från Fingrid och Vattenfall. Relationen undersöktes i olika tidsperspektiv för att utreda om det finns ett samband mellan låga elpriser och hög vindkraftsenergi- produktion.

Figur 8 och 9 visar att elproduktionen från vindkraftverk varierar kraftigt i alla tidsper- spektiv. Sambandet mellan låga elpriser och hög elproduktion från vindkraftverk syns tydligas i kortare tidsperspektiv.

(28)

27

Figur 8. Elproduktionen från Finlands vindkraftverk och elpriset under 2021.

Figur 9. Elproduktionen från Finlands vindkraftverk och elpriset under december 2021.

Vid kortare tidsperspektiv som under en dag eller en månad finns det ett samband mel- lan hög produktion av vindkraftsenergi och låga elpriser. Men det finns mycket som på- verkar elpriset och som Figur 10 visar sker den största påverkan på elpriset då vindkraf-

(29)

28

ten står för över 25 % av hela elproduktionen. Resultaten från analysen av elpriser och av elproduktionen från vindkraftverken visar att det finns möjligheter att lagra då pro- duktionen av elektricitet från vindkraftverk är hög och elpriserna låga.

Figur 10. Snittpris på elektricitet indelat i segment som andel vindkraft av totala elpro- duktionen. (Marc, 2016)

Under december månad 2021 var elpriset ovanligt högt, därför undersöktes den måna- den närmare. December var kall och Figur 11 visar att vid kalla temperaturer blir elpri- set högre. Under kalla dagar är elproduktionen från vindkraftverk vanligtvis lägre ef- tersom det blåser mindre då (Granström, o.a., 2016). För att undvika energibrist och höga elpriser på vintern kan energin lagras från hösten då det blåser mycket. Att lagra stora mängder energi gör elnätet säkrare i framtiden då största delen av elektriciteten kommer från förnybara energikällor som vindkraft. Elpriset är vanligtvis lågt under nat- ten då konsumtionen av elektricitet är lägre, detta gör att det kan vara lönsamt att lagra energin på natten för att sedan använda det på dagen. Men för att lagra energi under kor- tare tidsperioder finns det andra tekniker som är mer passande än att lagra den i vätgas,

(30)

29

till exempel batterier. När vätgasen ska konverteras tillbaka till elektricitet tar det rela- tivt länge, därför är vätgas mer passande för långtidslagring.

Figur 11. Dagsmedeltemperatur i Tammerfors och elpriset under december 2021.

För att lagra energi i vätgas för t.ex. flera månader krävs stora lagringsutrymmen. Under år 2021 var produktionen av elektricitet från vindkraft i medeltal 668 GWh per månad, vätgas innehåller 33 kWh/kg och vid 200 bar har vätgas densiteten 17 kg/m³ det för att lagra 668 GWh energi i vätgas som är trycksatt till 200 bar krävs det en behållare 952 584 m³ om elektrolysatorns verkningsgrad är 80 % (Lupala, 2011). Det mest realistiska alternativet för lagring av så stora volymer är ett bergrum som är inklätt med stål och betong. Om det finns gamla gruvor som kan användas för lagring av vätgasen finns det potential till lagring av stora volymer vätgas. Det betyder också att gasen inte behöver lagras under så högt tryck.

Varaktighetsdiagrammet, se Figur 12, visar att elpriset var över 10 cent per kWh under ca. 25 % av året 2021. Om billig vindkraftsenergi skulle lagras i stor skala skulle det gå att undvika de höga elpriserna under kalla vinterdagar.

(31)

30

Figur 12. Figuren visar hur stor del av året 2021 elpriset var över en viss nivå.

10.3 Anläggning för vätgasframställning

Platsen för anläggningen bör väljas så att den ligger nära en vindkraftspark där det även finns tillgång till vatten för elektrolysen och gärna nära ett passande bergrum där det finns möjlighet att lagra vätgasen. För att öka på effektiviteten kan anläggningen place- ras nära en industri som kan ta tillvara spillvärmen eller koppla in spillvärmen till fjärr- värmenätet.

Vid val av elektrolysör till en anläggning står det mellan alkalisk och PEM elektrolysa- tor. Alkalisk elektrolysören har funnits på marknaden länge och har använts i industrin, en nackdel med den är att elektrolyten bryter ner elektroderna och det kan leda till att livslängden förkortas och vätgaskvalitén blir sämre. PEM- elektrolysören är i utveckl- ingsstadiet men eftersom den kräver mindre underhåll har den börjat få mer uppmärk- samhet från industrier. (EL-Shimy, 2017 s. 82)

PEM elektrolysatorn har högre energidensitet, snabbare reaktionstid, större möjligheter att variera effekt. PEM är i dagsläget dyrare än alkalisk elektrolysatorn men experter förutspår att priserna kommer att vara jämförbara år 2030. (Taie, o.a., 2020) I framti-

(32)

31

dens anläggningar för vätgasframställning kommer det därför troligtvis att vara PEM- elektrolysatorn som används.

Lagringsutrymmet för vätgasen är i dagsläget den mest utmanande delen. Vid storskalig lagring av vätgas används stora underjordiska håligheter i berggrunden. Den energi- mängd som kan lagras i stora bergrum har potential att möta behoven för att lagra energi under längre perioder för att hantera säsongsvariationer i energiproduktionen. Figur 13 beskriver systemets uppbyggnad och vilka huvudkomponenterna är.

Figur 13. Systembeskrivning av anläggningen för lagring av energi.

11 DISKUSSION

Det finns ett stort intresse för teknologin som behövs för att framställa vätgas genom elektrolys. På grund av klimatförändringen och för att bli mindre beroende av energi från andra länder satsar stater stora summor pengar på att utveckla ny teknik för att fasa ut fossila bränslen och ersätta dem med förnybara. Det kommer troligtvis att leda till att tekniken för att lagra och framställa vätgas utvecklas i snabb takt. Det gör att teknologin blir billigare och elproducenter kan använda tekniken för att lagra energin när efterfrå- gan på elektricitet är låg.

Vid storskalig produktion av vätgas genom elektrolys blir spillvärmen och syre mer be- tydande. För att öka effektiviteten på anläggningen kan spillvärmen användas till att värma upp fastigheter och syre kan fångas upp och säljas till sjukhus eller industrin. Att använda vätgasen till att göra elektricitet igen i en bränslecell är en teknik som inte an-

(33)

32

vänds ofta. Den största orsaken är troligtvis att det är svårt att göra det ekonomiskt lön- samt på grund av den låga verkningsgraden.

Vid analysen av variationen i elproduktionen från vindkraftverk togs elpriset också med för att se om det finns samband mellan hög elproduktion från vindkraftverk och låga elpriser. Det är många faktorer som påverkar elpriset och eftersom nästan hela Europas elnät är sammankopplat är det inte bara Finlands produktion och efterfrågan på elektri- citeten som påverkar elpriset. I kortare tidsperioder finns det möjlighet att lagra energi då elpriset är lägre för att sedan genom en bränslecell göra elektricitet när priset är högra och efterfrågan större. Det är speciellt under natten då efterfrågan på elektricitet är mindre och då finns det möjlighet att lagra energin. Men det finns teknik som är mer passande för att lagra energi under kortare tidsperioder därför borde lagring av energi i vätgas fokusera på långtidslagring eller att använda vätgasen till industrin eller som bränsle till fordon.

Vid lagring av vätgas finns det också områden som behöver utvecklas. Att lagra vätga- sen under högt tryck för att sedan ta ut gasen och genom det släppa på trycket sliter på lagringbehållarens. Vid lagring i berg behövs det noggranna uträkningar för vad bergrummet klarar av. Bergrummet måste kläs in med en stålbeläggning men när väte är i direktkontakt med stål sker vätgasförsprödning vilket försvagar stålet. Eftersom vätgas är en väldigt brandfarlig gas är det viktigt att alla säkerhetsaspekter har retts ut innan en anläggning konstrueras. Om nerlagda gruvor kan användas för lagring av vätgas finns det stora volymer att lagra vätgas i, det skulle göra att vätgasen inte behöver lagras un- der lika högt tryck.

Det finns många alternativ till vad vätgasen kan användas till. Att använd vätgasen till att regenerera elektricitet är ett alternativ som kan vara bra för att reglera efterfrågan och produktionen av elektricitet en det finns andra alternativ som kan vara mer lönsamma och lättare att implementera på energimarknaden. Vätgasen kan användas i industrin, till transport och som energibärare. Idag används den största delen av vätgasen till indu- strin, blanda annat för att tillverka ammoniak och i raffinaderier. I dagsläget är det främst grå vätgas som används, den skulle kunna ersättas med grön vätgas för att göra det mer klimatvänligt. Det finns även andra områden inom industrin där vätgasen kan

(34)

33

användas, som till exempel i stålindustrin, inom det området är SSAB i Sverige i fram- kant. Inom transportsektorn pågår det många projekt för att börja använda vätgas i for- don. De största möjligheterna för vätgas i fordon finns inom den tunga trafiken eftersom personbilar fungerar bra med batterier men i fartyg och lastbilar blir batteripaketen väl- digt tunga. Om vätgasen ska användas vid anläggningen där vätgasen framställs och lagras för att regenerera elektricitet behövs det ingen infrastruktur för att transportera vätgasen vilket det behövs om vätgasen ska användas på andra ställen. Att bygga ut in- frastruktur för att transportera vätgasen innebär stora kostnader, det är en utmaning då vätgasen används inom transportsektorn. Men i tunga fordon som har förplanerade rut- ter kan tankstationernas antal vara ganska få.

Enligt en rapport från Sitra borde vindkraftens andel av Finland elproduktion vara 75%

år 2050. Då en så stor del av elproduktionen är beroende av vindkraft som varierar kraf- tigt kommer det att uppstå stora behov av att lagra energin. Finland borde göra mer för att förbereda och utforska hur energin kan lagras för att vara förberedda när vindkraften byggs ut kraftigt.

Det har gjort många rapporter på att lagra energi från förnybara källor i vätgas. Slutsat- serna från tidigare studier är att tekniken för produktion av vätgas finns men det finns fortfarande utmaningar med bland annat lagring av vätgas i stor skala. Det finns också utmaningar med att göra det ekonomisk lönsamt samt att effektiviteten på elektrolysen och bränslecellen borde bli bättre.

12 SLUTSATS

Det finns ett behov att lagra energi i dagsläget men när vindkraftens andel i energisy- stemet ökar kommer behovet att bli större. Att lagra energin i vätgas kan vara ett bra sätt att göra det men för att göra det behövs vidare forskning och provanläggningar, bland annat för att utforska hur vätgasen bäst kan lagras. Vätgasen kan användas till att göra elektricitet till elnätet när efterfrågan är stor. I dagsläget finns det däremot andra an- vändningsområden för vätgasen som är mer realistiska, vätgasen kan till exempel an- vändas i industrin eller till bränsle för tunga fordon.

(35)

34

KÄLLOR

Alqurashi, F. (2020). Aerodynamic Forces Affecting the H-Rotor Darrieus Wind Turbine. Aerodynamic Forces Affecting the H-Rotor Darrieus Wind Turbine", Modelling and Simulation in Engineering, 15.

Anani, N. (2019). Renewable Energy Technologies and Resources. Artech House.

Andersson, J., & Grönkvist, S. (2019, Maj). Large-scale storage of hydrogen.

International Journal of Hydrogen Energy, pp. 11901-11919.

Augustsson, T. (2021, Juni). SvD Näringsliv. Tillgänglig: https://www.svd.se/jattarnas- kamp-mellan-batteri-och-vatgas.

Bal, M., & Wietschel, M. (2009). The hydrogen economy. Cambridge University Press.

Bhandari, R., Trudewind, C., & Zapp, P. (2014). Life cycle assessment of hydrogen production via electrolysis – a review. Journal of Cleaner Production, 151-163.

Boudellal. (2018). Power-to-Gas. Walter de Gruyter GmbH.

Byman, K. (2015). Stockholm: ÅF Infrastruktur AB.

Conserve Energy Future Tillgänglig: https://www.conserve-energy- future.com/verticalaxiswindturbines.php, Hämtad: 5.4.2022

Chi, J., & Yu, H. (2018, Mars). Water electrolysis based on renewable energy for hydrogen production. Chinese Journal of Catalysis, pp. 390-394.

Dvorak, P. (2014, Oktober 31). Retrieved from Wind power engineering:

https://www.windpowerengineering.com/vertical-axis-wind-turbines/, Hämtad:

5.4.2022

Egeland-Eriksen, T., Hajizadeh, A., & Sartori, S. (2021, Juli 2021). Hydrogen-based systems for integration of. ScienceDirect, pp. 31965-31982.

(36)

35

Elberry, A., Thakur, J., & Veysey, J. (2021, December 15). Seasonal hydrogen storage for sustainable renewable energy integration in the electricity sector: A case study of Finland. Journal of Energy Storage.

EL-Shimy, M. (2017). Operational Characteristics of Renewable Sources, Challenges, and Future Prospective.

Fink, J. K. (2018). Fuel Cells, Solar Panels and Storage Devices: Materials and Methods. Wiley-Scrivener.

Fingrid, Tillgänglig:

https://www.fingrid.fi/sahkomarkkinat/sahkomarkkinainformaatio/tuulivoiman- tuotanto/ , Hämtad: 5.4.2022

Gasum. (2020, 05 29). Tuulivoimayhdistys.fi. Tillgänglig: Tuulivoimayhdistys:

https://tuulivoimayhdistys.fi/media/selvitystyo_2020_julkinen-versio-1.pdf, Hämtad: 5.4.2022

Granström, J., Jirblom, M., Lindberg, L., Lundmark, L., Sandgren, E., & Thungström, K. (2016). Vindkraftsproduktion under kalla vinterdagar. Uppsala Universitet.

Hydrogen Europe Tillgänglig: https://hydrogeneurope.eu/industry-old/eu-projects/, Hämtad: 5.4.2022

Conserve Energy Future Tillgänglig: https://www.conserve-energy- future.com/verticalaxiswindturbines.php, Hämtad: 5.4.2022

IRENA. (2019). Innovation landscape for a renewable-powered future: Solutions to integrate variable renewable. Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency.

Linde. Linde. Tillgänglig: https://www.linde-

gas.se/sv/products_ren/gas_school/solutions_hydrogen/index.html, Hämtad:

5.4.2022

Lupala, T. (2011). Vätgas som energibärare.

Luzan, S. (2012). Materials for Hydrogen Storage and Synthesis of . Umeå: Doctoral Thesis Department of Physics Umeå University.

(37)

36 Marc, J. (2016). Vindkraftens påverkan på elpriset.

Matalucci, S. (2022, Februari 18). Tillgänglig: https://www.pv- magazine.com/2022/02/18/the-hydrogen-stream-europes-largest-green-

hydrogen-project-takes-shape/, Hämtad: 5.4.2022

Murugan, A., de Huu, M., Bacquart, T., van Wijk, J., Arrhenius, K., te Ronde, I., &

Hemfrey, D. (2019). Measurement challenges for hydrogen vehicles.

International Journal of Hydrogen Energy, 19326-19333.

Möst, D., Schreiber, S., Hernst, A., Jacob, M., Martono, A., & Poganietz, W.-R. (2021).

The Future European Energy System: Renewable Energy, Flexibility Options ans Technological Progress. Springer International Publishing AG.

Ni, M., Leung, M. K., & Leung, D. Y. (2008, Maj). Technological development of hydrogen production by solid oxide electrolyzer cell (SOEC). Technological development of hydrogen production by solid oxide electrolyzer cell (SOEC), pp.

2337-2354.

NyTeknik. Tillgänglig: https://www.nyteknik.se/premium/elektrolysorer-blir-nyckeln-i- lkab-s-omstallning-7009896, Hämtad: 5.4.2022

O'Hayre, Suk-Won, C., G., C. W., B., P. F., & Colella, W. (2016). Fuel cell fundamentals. John Wiley & Sons, Incorporated.

P2X Solutions Tillgänglig: https://p2x.fi/en/, Hämtad: 5.4.2022

Projekt, N. (2021, april 7). Nordiska Projekt. Retrieved from Nordiska Projekt:

https://www.nordiskaprojekt.se/2021/04/07/unik-pilot-for-storskalig- vatgaslagring-i-lulea/

Safe Use of Hydrogen: Office of energy efficency and renewable energy. Tillgänglig:

https://www.energy.gov/eere/fuelcells/safe-use-hydrogen

Sørensen, B., & Spazzafumo, G. (2018). Hydrogen and fuel cells  : emerging technologies and applications. Third edition. London: Academic press.

Taie, Z., Villaverde, G., Speks Morris, J., Lavrich, Z., Chittum, A., White, K., & Hagen, C. (2020). Hydrogen for heat: Using underground hydrogen storage for seasonal

(38)

37

energy shifting in northern climates. International Journal of Hydrogen Energy, 3365-3378.

Tuulivoimayhdistys. (2022, 1 12). tuulivoimayhdistys.fi. Tillgänglig:

https://tuulivoimayhdistys.fi/ajankohtaista/tiedotteet/tuulivoimatilastot-2021- tuulivoiman-rakentamisessa-takana-ennatyksellinen-vuosi, Hämtad: 5.4.2022 Työ- ja elinkeinoministeriö, (2019). Sähköntuotannon skenaariolaskelmat vuoteen

2050.

Upadhyaya, J., W. Peters, R., Fouad, F., Ahluwalia, R., & Daniel Doss, E. (2004).

Environmental Impact of Fuel Cell Technology for Electric Power Generation:

An Overview and Case Studies.

vindkraften.se. Tillgänglig: https://vindkraften.se/konstruktion-funktion-2/, Hämtad:

5.4.2022

vindkraften.se. Tillgänglig: https://vindkraften.se/sample-page/39-2/, Hämtad: 5.4.2022 Vindkraftskurs.SE. (n.d.). Vindkraftskurs.se Instutionen fö geovetenskaper. Tillgänglig:

https://vindkraftskurs.se/avsnitt/vindenergi-ekonomi/, Hämtad: 5.4.2022

Vätgas.se. Tillgänglig: https://vatgas.se/faktabank/vatgas-som-fordonsbransle/, Hämtad:

5.4.2022 Vattenfall. Tillgänglig:

https://www.vattenfall.fi/sahkosopimukset/porssisahko/tuntispot-hinnat- sahkoporssissa/ , Hämtad: 5.4.2022

Wadst, D., & Lindberg, G. Vätgassystem – visioner och realism.

Wizelius, T. (2003). Vindkraft i teori och praktik.

Züttel, A. (2003, September). Materials for hydrogen storage. Materials today, pp. 24- 33.

Öguclu. (2020). Structural Design and Stress Analysis of a Helical Vertical.

(39)

References

Outline

Related documents

Detta är en stark drivkraft till att vätgas blivit ett viktigt alternativ i Japan och då inte minst för elproduktion där det ska ersätta LNG.. Det är dock först fram emot år

Gabriel Nyman, Hilda Henningsson, Simon Kempinsky, Sofie Winkler Figur 17: Resultat från enkätfråga 4. Fråga fem, hur ofta hyresgästerna använt denna mobilapplikation, visas i figur

• Globala utsläpp från dagens vätgas motsvarar 830 Mton, ca 2% av globala utsläpp totalt och ca 16 gånger mer än Sveriges totala territoriella utsläpp. • Priset på vätgas

Energi lagrad i vätgas ger möjlighet för flexibel användning inom många användningsområden som fordonsbränsle, energilagring, stöd till elnät, tillverkning av ammoniak och

Delar av de avgifter, courtage och andra ersättningar som du betalar för de tjänster Strukturinvest tillhan- dahåller dig som kund kan således utgöra del av den ersättning

Material: Vätgas i tub, ballong, snöre, kärl med fylla med vatten, diskmedel och handbrännare eller långa tändstickor ... Risker vid experimentet: Vätgas blandat med syrgas är

Regelverket för vätgas behöver utvecklas på flera områden, bland annat bör vätgasledningar vara koncessionspliktiga.. Regeringen uppmanas att ge i uppdrag till

nödvändigt att det tas fram ett förslag på en tidslinje för de olika vätgasinitiativ som man redan idag kan förutse och som också lyfts fram i Fossilfritt Sveriges förslag