Om el ersätter fossila bränslen och råvaror minskar industrins klimatpåverkan. Men frågan är om den gröna elen räcker – och om industrin kan ställa om i tid.
Elektrifiering blir en allt mer intressant strategi för industrin, i takt med att kostnaderna för förnybar el minskar. Genom elektrifiering kan processerna effektiviseras och produkternas klimatavtryck minska.
I Sverige bekräftas detta av tunga industriprojekt som Hybrits och H2 Green Steels satsningar på fossilfritt stål – där masugnar byts ut mot direktreduktion med vätgas från fossilfri el och vatten – och Cementas Cemzero-satsning, som utreder olika lösningar för att elektrifiera cementugnar med hjälp av exempelvis plasmateknik. Men även för industrin i Västsverige, med den petrokemiska industrin i Stenungsund och de tre stora raffinaderierna, finns stora möjligheter till omfattande elektrifiering.
Det finns många olika tekniker för elektrifiering i industrin, från värmepumpar som ersätter bränsleeldade ångpannor, till elektrifiering av ugnar med hjälp av plasmateknik, eldrivna separationsprocesser baserade på membranteknik och inte minst användning av vätgas som tas fram med elektrolys, både som energikälla och råvara.
Teknikerna är olika relevanta för olika typer av industrier, och skiljer sig mycket åt när det gäller teknisk mognad och affärsmässighet. I processindustrin i Västsverige skiljer sig därför företagens visioner, möjligheter och planer för elektrifiering åt markant.
För raffinaderierna ligger elektrifiering av vätgasproduktionen närmast till hands, då raffinaderier är stora förbrukare av vätgas för så kallad hydrokrackning (sönderdelning av långa kolvätekedjor) och avsvavling.
Raffinaderierna behöver dessutom ännu mer vätgas i takt med att andelen biobaserad råvara i produktionen ökar. Den biobaserade råvaran innehåller mer syre, som man inte vill ha in i processer och slutprodukter, och därför reducerar bort med hjälp av vätgas. Detta är en anledning till att Preem och Vattenfall nu utreder möjligheterna till storskalig fossilfri vätgasproduktion i Lysekil.
En annan möjlighet för raffinaderierna är produktion av elektrometanol eller andra så kallade elektrobränslen. Detta kräver också stora mängder vätgas, vilken får reagera med koldioxid från rökgaser eller procesströmmar. Intresset för elektrobränslen visas bland annat av ST1:s medverkan i en genomförbarhetsstudie för elektrobränsleproduktion i pilotskala i Finland.
Produktion av elektrobränslen är inte bara en möjlighet för dagens drivmedelsproducenter. Anläggningar kan etableras där det finns god tillgång till fossilfri el och större utsläppare av (föredragsvis biogen) koldioxid. Detta gör att intressanta lokaliseringar ofta ligger i närheten av större industrier, som massa- och pappersbruk.
Nya företag som Liquid Wind satsar stort inom detta område och ser flera möjliga placeringar i Västsverige.
Medan raffinaderierna ser mest elektrifieringsmöjligheter kopplat till vätgasproduktion, ser kemiindustrin en mer varierad portfölj av flera tekniker. För Borealis är exempelvis olika sätt att elektrifiera krackerugnarna intressant. Bolaget har tillsammans med fem andra petrokemiföretag bildat konsortiet Crackers of the future, för att gemensamt utforska olika möjligheter att driva ångkrackningen med förnybar el i stället för fossila bränslen.
Perstorp driver, tillsammans med Fortum och Uniper, en storskalig satsning på produktion av hållbar metanol som ska användas som råvara. Processkonceptet använder biogas, olika typer av industriella restströmmar, koldioxid samt vätgas från elektrolys som råvaror.
Storskalig elektrifiering innebär dock många utmaningar, inte minst kopplat till elbehovet. I en intervjustudie med företag på Västkusten (se faktaruta nedan) framkom det att de absolut viktigaste hindren för storskalig elektrifiering var osäkerheten om framtida tillgång på fossilfri el till konkurrenskraftiga priser, i kombination med långa ledtider för tillståndsprocesser och utbyggnad av elnätet. Som hinder nämndes även låg mognadsgrad för vissa av teknikerna, höga kostnader och en osäkerhet kring hur teknikerna bäst integreras i befintliga processer.
Elektrifiering är dessutom ett bland flera alternativ till omställning. Andra är infångning och lagring av koldioxid (CCS) och en övergång till biobaserade eller återvunna råvaror.
Många faktorer kommer att påverka valet av vilka åtgärder som faktiskt implementeras. Samtidigt går elektrifiering ofta hand i hand med annan utveckling, till exempel för vätgasproduktion vid övergång till biodrivmedel, eller energi till processer baserade på cirkulära råvaruflöden.
Trots de stora osäkerheterna är det mycket tydligt att även en relativt måttlig elektrifiering kan leda till en fördubbling av deras nuvarande eleffektbehov fram till 2045 (se figur). Vid mer omfattande elektrifiering skulle elbehovet kunna tiodubblas under den perioden. I kombination med de långa ledtiderna visar detta på ett mycket stort behov av att i ett tidigt skede inleda en öppen och aktiv kommunikation mellan industrier, nätägare och elproducenter.
Text: Simon Harvey, professor i industriella energisystem, Chalmers, Anna-Karin Jannasch, fokusområdesledare Industriell omställning och senior projektledare, Rise, samt Elin Svensson, docent i energieffektiva industriella processer, Chalmers industriteknik.
Texten kommer från Kemisk Tidskrift nr 2 2021. Läs mer om Kemisk Tidskrift här.