Studie visar: stödtjänster ger ökad lönsamhet till vätgasproduktion

Vätgasmarknaden har tagit fart i Europa, men i Sverige är såväl vätgasproduktionen som användningen fortfarande mycket småskalig. Somliga ser politiska hinder, andra ekonomiska. Nu har två examensarbeten vid Lunds Tekniska Högskola med stöd av Trelleborgs Energi visat på att potentialen är god för vätgasproduktion och -lagring i södra Sverige – om den kopplas till systemet för stödtjänster.

De nyutexaminerade studenterna inom Ekosystemteknik på Lunds Tekniska Högskola, Elin Lenntoft, Sofia Rapp och Marcus Andersen har under våren skrivit examensarbeten inom området energitekniksystem. Deras arbeten utgör en teknoekonomisk analys av ett kombinerat vätgas- och batterisystem som deltar med stödtjänster i södra Sverige.

- Det mest intressanta med våra arbeten är kanske det faktum att vi tydligt kan påvisa nyttan med att koppla ihop produktion och lagring av vätgas mot elsystemet och stödtjänstmarknaden. Det göra att det finns en mycket tydlig lönsamhetsaspekt i vätgasproduktionen i södra Sverige, säger Sofia Rapp.

Vätgas kan med fördel användas för energilagring, särskilt för långtidslagring. Men kombinerar man det med batterier kan man få ett riktigt effektivt system:

- Elbehovet i Sverige förväntas fördubblas mellan 2022 och 2035 och majoriteten av den nya elen förväntas komma från förnybara källor som vindkraft. Men i takt med att mängden intermittent energi ökar i systemet behövs även lagring som kan balansera efterfrågan på energi, förklarar Marcus Andersen. Batterier funkar bra på kort sikt, men för längre tid är vätgas mer lämpligt. Tillsammans ger det mest effekt.

Studiernas utgångspunkt var ett flexibelt kombinerat system: en elektrolysör (som producerar vätgas och avger värme), ett vätgaslager, en bränslecell (som omvandlar vätgas till el och avger värme), samt ett batteri. Två olika modeller provades i beräkningarna: en ”basmodell” där elektrolysörens och bränslecellens användning styrdes efter spotpriset, och en ”frekvensreservmodell”, där produktion och användning styrdes efter priset (efterfrågan) på stödtjänster.

-  Stödtjänsterna som analyserna tar upp är Svenska Kraftnäts olika frekvenshållningsreserver. Dessa syftar till att stabilisera frekvensen vid frekvensavvikelser och viktiga för att balansera elsystemet. De aktörer som deltar på denna stödtjänstmarknad, dvs stöttar med el in eller ut vid rätt tillfällen för att hålla frekvensen, får en ersättning för detta, berättar Elin Lenntoft.

För varje modell studerades tre olika volymer av vätgasproduktion, utifrån de satsningar inom vätgasproduktion och -lagring som Trelleborgs Energi har på gång i kommunen.

- Vi har låtit studenterna titta på scenarios utifrån våra planer för såväl vårt nya huvudkontor på Skyttsgatan som energikonceptet i Västra Sjöstaden och en framtida eventuell storskalig vätgasproduktion, berättar Marcus Ek, affärsingenjör på Trelleborgs Energi. Dessa har lite olika syften och mål, men i grund och botten behöver alla samma uppbyggnadssystem.

Även fast vissa antaganden gjorts gällande priser och kostnader kunde man i studierna tydligt se att det blev mer lönsamt med vätgasproduktion om bränslecellen uteslöts ur modellen, detta på grund av komponentens höga kostnad på marknaden idag.

- Resiliens och självförsörjning är goda anledningar att ha bränslecell i systemet, men då gäller det att systemet levererar en annan nytta än att bidra på elmarknaden och sänka elpriserna, säger Sofia Rapp. Man tappar mycket av de billiga elpriserna i omvandlingsleden.

Dagens låga utnyttjande av vätgasen i sig medför också större potential för intäkter på stödtjänstmarknaden. Man kan helt enkelt styra elektrolysörens produktion efter behovet på frekvensmarknaden; vid stor belastning minskas produktionen och vid låg ökas den. Detta ger intäkter i affärsmodellen som skapar nya incitament:

- Stora inkomstmöjligheter i stödtjänstmarknader kan realisera dyra vätgasinvesteringar. Även om marknaden skulle förändras framöver visar våra beräkningar att det redan nu finns andra anledningar till att bygga ut en vätgasmarknad som bidrar till vår fossilfrihet. Det finns tydliga ekonomiska incitament, det gäller bara att skapa ett optimerat system, säger Marcus Andersen.

Och när man pratar om klimateffekter, finns det ytterligare en anledning att se på vätgasproduktion i just Trelleborg, där fjärrvärmen är väl utbyggd:

- Vi kunde se att avsättning från värme, som behövs för att öka verkningsgraden i hela systemet, gav stora intäkter i våra modeller. Det gör ju att det i praktiken blir viktigt att koppla vätgasproduktion och -lagring till våra fjärrvärmenät för att man ska kunna använda spillvärmen och vara riktigt hållbar, säger Elin Lenntoft.

- Det är oerhört intressant att se studenternas resultat. Vi behöver gräva lite mer i det, men deras resultat är ytterligare en indikation på att vi är på rätt väg med våra satsningar. Att skapa lönsamhet på vätgasmarknaden är väsentligt för att den ska ta fart på riktigt. Vi kommer att fortsätta skapa system med vätgas för att bidra till fossilfrihet, resiliens, och till balansen i elnätet, säger Magnus Sahlin, VD på Trelleborgs Energi.

Om Västra Sjöstaden

En nyskapande kombination av lågtempererad fjärrvärme, solceller och vätgaslagring är basen i det nya energikoncept som ska levereras av Trelleborgs Energi till Sernekes och Granitors kommande fastigheter i Västra Sjöstaden. Under sommaren 2023 ingick Västra Sjöstaden Trelleborg Fastighet 2, ett bolag gemensamt ägt av Serneke och Granitor, och Trelleborgs Energi en avsiktsförklaring gällande energilösningen. Sedan dess pågår en förstudie som stöttas av Energimyndigheten och ska redovisas efter sommaren 2024. Västra Sjöstaden är den första etappen i Trelleborgs kommuns största exploateringsprojekt genom tiderna, Kuststad 2025. Planprogrammet för den nya stadsdelen innehåller cirka 1 800 nya bostäder, två förskolor samt kommersiella ytor.