Nord-Norge er med på å drive utviklingen innen hydrogen og ammoniakk

Den globale etterspørselen for hydrogen har firedoblet seg siden 1975, og EU har utarbeidet ambisiøse mål for hydrogen basert på dens viktige bidrag i det grønne skiftet. Dette har ført til at stadig flere land har lansert nasjonale hydrogenstrategier, deriblant Norge – og Nord-Norge er med på å drive denne utviklingen.

Hvorfor satses det på hydrogen og ammoniakk i Nord-Norge?

Nord-Norge tar en tydelig posisjon innenfor satsingen på hydrogen og ammoniakk, hvor hele 18 av 50 hydrogenprosjekter i Norge per dags dato befinner seg i landsdelen. Dermed er regionen nest størst når det gjelder hydrogenaktivitet.

Det er spesielt to faktorer som gjør Nord-Norge til en attraktiv region for hydrogen- og ammoniakkproduksjon. For det første er produksjonen svært kraftintensiv, noe som gjør Nord-Norges lavere strømkostnader fordelaktig sammenlignet med resten av landet. Nord-Norge har et kraftoverskudd på 8 terrawattimer (TWh), og dermed kan for eksempel en gigafabrikk med et årlig strømforbruk på 300 megawatt spare inn 500 millioner til 1 milliard ved å plassere fabrikken i Nord-Norge. For det andre er det høy skipsfart- og fiskeriaktivitet langs den lange kystlinjen, noe som kan tale for god etterspørsel på sikt på grunn av fremtidig overgang til grønn skipsfart. Overgangen genereres av faktorer slik som:

• Norges mål om å redusere klimagassutslipp fra innenriks skipsfart med minst 50 prosent innen 2030, sammenlignet med 1990.
• Innføring av lav- og nullutslippskriterier i nye anbud for statlige og fylkeskommunale fergesamband fra 2023 og for hurtigbåter fra 2025.
• Krav om at turistskip og ferger som seiler på norske verdensarvfjorder fra 2026 skal være utslippsfrie.

Det vil fortsatt ta en stund før hydrogenaktiviteten i Nord-Norge nærmer seg kommersiell drift. For de fleste prosjekter vil dette skje mellom 2025 og 2030. Dette fordi hydrogenprosjektene i Nord-Norge og resten av landet fremdeles er i en tidlig fase hvor investeringsbeslutningen i de fleste prosjektene ennå ikke er tatt.

Hvordan hydrogen og ammoniakk produseres

Hydrogen er det letteste og mest tilgjengelige grunnstoffet i naturen og finnes som flytende væske eller gass. Hydrogenproduksjon klassifiseres etter fargene grå, blå og grønn. Dagens hydrogenproduksjon består i hovedsak av grå, mens nyere prosjekter som fokuserer på å redusere klimagassutslipp omtales som blå eller grønn.

• Grå hydrogen referer til hydrogen produsert fra fossile energikilder, vanligvis naturgass eller kull, og står for 2 prosent av verdens klimagassutslipp. Norge produserer omtrent 0,3 prosent av verdens grå hydrogen.
• Blå hydrogen produseres fra fossile energikilder kombinert med karbonfangst, -utnyttelse og -lagring (CCUS), noe som fører til lave klimagassutslipp
• Grønn hydrogenproduksjon benytter vann og elektrisitet fra fornybare energikilder noe som gjør hydrogenet utslippsfritt.

Ammoniakk produseres ved å blande nitrogen og hydrogen. Den kan også konverteres tilbake til hydrogen i en egen prosess. I likhet med hydrogen klassifiseres også ammoniakk etter fargene grå, blå og grønn. Fargen på ammoniakken bestemmes ut fra fargen til hydrogenet som benyttes i ammoniakkproduksjonen.

Hydrogen kan redusere klimagassutslipp i en rekke bransjer

Overordnet er det fire anvendelsesområder for hydrogen: industri, transport, bygninger og kraft. Innenfor industri kan hydrogen anvendes i industrielle prosesser som krever høy temperatur, for eksempel oljeraffinerier og stålproduksjon, mens i transport kan hydrogen erstatte fossile drivstoff.

Industri og transport er de første anvendelsesområdene for hydrogen som vil bli aktuelle, først og fremst på grunn av strengere CO₂-reguleringer. I Norge følger bedrifter det europeiske kvotesystemet som setter et tak på årlig klimagassutslipp fra industribedrifter. Transportprosjekter har spesielt lavere økonomisk risiko fordi de kan være småskala ved oppstart og skaleres opp i ettertid. Norske aktører innen transport satser i dag på anvendelse av hydrogen i både tungtransport og skipsfart, i tillegg til at det satses på ammoniakk i skipsfart. Ved Narvik havn planlegges det å ferdigstille en hydrogenfyllestasjon i 2024 som skal benyttes av lastebiler og en ny hydrogendrevet havnebåt. I dag går ingen lastebiler på hydrogen i Norge, men de første forventes i 2023. Videre har regjeringen sett på muligheten for uttesting av hydrogentog i mindre skala.

Anvendelsesområder innen bygninger har et mer langsiktig potensial. For bygninger kan hydrogen brukes til oppvarming av bolig- og næringseiendommer. Det finnes prosjekter i England som ser på muligheter hvor byer kan erstatte dagens bruk av naturgass med hydrogen til oppvarming av bygninger. Utfordringen med dette er at prosjektene krever oppbygging av kostbar infrastruktur for distribusjon av hydrogen. Ettersom gass sjelden benyttes til oppvarming av bygninger i Norge er det derfor lite potensiale for hydrogen til dette formålet. På den andre siden kan økt etterspørsel for hydrogen i Europa skape eksportmuligheter for Norge.

I likhet med bygninger har anvendelsesområdene innen kraft også et langsiktig potensial. Hydrogen kan lagres og senere brukes til kraftproduksjon i en brenselcelle. Dette kan skape mer fleksibilitet i strømnettet, men lønnsomheten for slike prosjekter er lav i dag. Brenselceller omtales som fremtidens motor, ettersom den omdanner hydrogen til elektrisitet - med vanndamp og varm luft som eneste utslipp. Slike brenselceller finner man blant annet i dagens hydrogenbiler. Videre kan hydrogen og ammoniakk brukes som brensel i fossile kraftverk. Utfordringen med dette er at det krever store volum av stoffene, i tillegg til at det vil kreve svært høye CO₂-avgifter for at hydrogen og ammoniakk skal utkonkurrere natur- og biogass på pris.

Anvendelse av ammoniakk er hovedsakelig aktuelt i skipsfart og kunstgjødselproduksjon. Skipsfart står i dag for rundt 2,5 prosent av verdens klimagassutslipp, og både hydrogen og ammoniakk kan benyttes som klimanøytrale drivstoff for å redusere dette. I tillegg kan ammoniakk fraktes over lengre distanser med skip til sluttbrukere av hydrogen og ammoniakk, og kan slik skape gode eksportmuligheter. Blå og grønn ammoniakk kan også erstatte grå ammoniakk i dagens kunstgjødselproduksjon, som står for omtrent 3,8 prosent av verdens klimagassutslipp.

Fordeler og ulemper med hydrogen

Fordelen med hydrogen er at det kan redusere klimagassutslipp i mange bransjer. Grønn hydrogenproduksjon produseres i tillegg fra vann, noe som også kun gir utslipp i form av vanndamp og varme. En annen fordel er at blå hydrogenproduksjon bidrar til å fange CO₂ som kan lagres eller utnyttes til andre formål.

En av ulempene med hydrogen er den lave energitettheten til hydrogen i gassform, noe som fører til at gassen har et stort plassbehov. Hydrogen produseres i gassform med lavt trykk, men kan også komprimeres for å redusere plassbehovet. Komprimert hydrogengass (700 bar) vil for eksempel oppta sju ganger mer volum enn bensin, mens hydrogen som ikke er komprimert (1 bar) vil oppta om lag 3.000 ganger mer volum enn bensin. Dette byr på utfordringer når hydrogen skal lagres, særlig ved transport. Et alternativ er å omdanne hydrogengass til flytende hydrogen for å redusere plassbehovet. Dette krever imidlertid en temperatur på minus 253 grader celsius og kostbart lagringsutstyr.

Brann- og eksplosjonsfaren til hydrogen er en annen ulempe som må tas hensyn til, men det samme gjelder for bensin og diesel. I friluft reduseres derimot eksplosjonsfaren til hydrogen på grunn av to årsaker. Hydrogen er et lett stoff og har stor oppdrift, noe som gjør at det stiger opp og vekk fra et eventuelt ulykkessted. I tillegg har hydrogen stor diffusjonsevne, noe som raskt tynner gassen ut i luften. I lukkede rom, slik som tuneller, vil imidlertid eksplosjonsfaren være større fordi hydrogenet stiger opp i taket og ikke slipper ut.

Grønn hydrogenproduksjon har historisk hatt en mye høyere produksjonskostnad enn grå hydrogen. Blå hydrogen kan produseres til en kostnad mellom grønn og grå, og kan fremskynde overgangen bort fra grå hydrogen. Konflikten i Ukraina har derimot ført til økte naturgasspriser som gjør at grå hydrogen nå er dyrere å produsere enn grønn hydrogen. Ved stabile naturgasspriser vil produksjonskostnadene reduseres til opprinnelig nivå. Kjøpsvilligheten for blå og grønn hydrogen er fortsatt lav, og ofte kun til stede hos aktører med krav om nullutslippsløsninger. Imidlertid forventes produksjonskostnadene for grønn hydrogen å falle i årene frem til 2030 mens industrien skaleres opp. I samme periode vil trolig også CO₂-avgiftene øke gradvis, og styrke insentivene til å omlegge forbruket fra grå til grønn hydrogen.

Fordeler og ulemper med ammoniakk

En av fordelene med ammoniakk er at stoffet blir flytende allerede ved minus 33 grader celsius, mens hydrogen blir flytende ved minus 253 grader. Dette gjør det billigere å lagre siden man kan benytte vanlige lagringstanker. Flytende ammoniakk kan også fraktes i større mengder enn flytende hydrogen siden det har 1,5 ganger høyere energitetthet, noe som gir et mindre plassbehov. Ammoniakk har allerede vært brukt som kjølemedium i over 170 år, noe som gjør at det allerede eksisterer infrastruktur som kan brukes. Eksempelvis finnes det allerede skip som kan frakte ammoniakk, i motsetning til hydrogentransport som vil kreve utvikling og produksjon av hydrogentankere eller hydrogen-bunkringsskip.

En av ulempene med ammoniakk er at det er et giftig og etsende stoff. Når ammoniakk forbrennes slippes det ut nitrøse gasser (NO_x) som fører til luftforurensning på samme måte som ved bruk av diesel- og bensin. En annen ulempe er at konvertering av hydrogen til og fra ammoniakk medfører energitap.

Norge satser på skipsfart, tungtransport og industri

Norges hydrogenstrategi ble lansert i juni 2020 og definerer blant annet hvilke anvendelsesområder som nasjonen skal fokusere på. Strategien peker ut industri, samt maritim transport og landtransport som nasjonale satsingsområder.

Transport: Maritim transport og fiskeri står for om lag 8,6 prosent av norske klimagassutslipp og regjeringen ønsker å halvere disse innen 2030. For å nå dette målet har regjeringen blant annet innført et tiltak i form av hydrogenferger over Vestfjorden. Strategien anser hydrogen og ammoniakk som aktuelle nullutslippsteknologier for fartøy med svært høyt energibehov eller lang seiletid. Dette fordi batteriløsninger blir for tunge og ladebehovet er for stort i slike fartøyskategorier. Flytende biogass produseres heller ikke i tilstrekkelige mengder til å være et alternativ.

Eksempelvis kan sjøfrakt av hydrogen og ammoniakk til Svalbard bli aktuelt på grunn av stor fremtidig etterspørsel. Regjeringen la frem i statsbudsjettet for 2022 at energiforsyningen til Longyearbyen skal baseres på nullutslippsdrivstoff fra 2025, altså hydrogen eller ammoniakk. I dag forsynes Longyearbyen med energi produsert fra Longyearbyen kullkraftverk, noe som medfører store mengder klimagassutslipp. Kullkraftverket skal fases ut i 2023 og bli erstattet med et nytt kraftverk som kan forsynes med ammoniakk eller hydrogen. Statkraft er blant aktørene som har undersøkt muligheten til å frakte hydrogen produsert i Finnmark med skip til Svalbard.

For landtransport kan hydrogen være løsningen for tyngre kjøretøy, hvor flere norske selskaper allerede har forhåndsbestilt et høyt antall hydrogenlastebiler. Disse kan frigjøre mer plass til last og slipper ladetid, i motsetning til batterikjøretøy.

Industri: Industri står for den største andelen av norske klimagassutslipp. Anvendelse av hydrogen i industrien kan være lovende, men dette avhenger av lønnsomme løsninger som kan tilpasses bedrifters ulike behov. Eksempelvis satser Celsa og Statkraft i Mo i Rana på grønn hydrogenproduksjon til bruk i stålproduksjon. Industriprosjektene lokaliseres ofte der flere nærliggende sluttbrukere befinner seg. Dette reduserer prosjektkostnader da transportdistansen til kunder reduseres, noe som vanligvis er en betydelig kostnadskomponent.

Blå og grønn hydrogen kan bli en stor eksportnæring for Norge

Hydrogen kan få en norsk eksportverdi på 100 milliarder kroner mot 2050 ifølge Bain & Company, noe som tilsvarer omtrent en tredjedel av dagens norske eksportverdi for olje og gass. Allerede i dag ser vi eksempler på selskaper som planlegger å frakte hydrogen som ammoniakk med skip fra Nord-Norge til Europa, slik som Horisont Energi i Hammerfest. I tillegg satser TECO 2030 i Narvik på eksport av utstyr for hydrogenanvendelse. Flere andre land som Australia og Saudi-Arabia satser allerede på å bli store leverandører av hydrogen til EU.

Det er flere grunner som taler for at Norge kan bli en potensiell hydrogenleverandør til EU. For det første vil EU ha et høyt importbehov fremover mens hydrogenmarkedet tar seg opp i løpet av de neste 30 årene. Norge har videre god tilgang på billig vannkraft, noe som reduserer kostnadene for grønn hydrogenproduksjon. Sjøfrakt av ammoniakk er også en av de billigste måtene å transportere hydrogen over lengre distanser. I praksis gjøres dette ved å konvertere hydrogen til ammoniakk som fraktes med skip til destinasjonen, for deretter å konvertere ammoniakken tilbake til hydrogen. Over lengre distanser kan også hydrogentransport gjennom eksisterende gassrørledninger være en annet alternativ, men for Norge vil dette trolig kreve en kostbar konvertering av eksisterende undersjøiske gassrørledninger som allerede er i bruk - eventuelt bygging av nye spesifikt for hydrogen. I tillegg er det ingen gassrørforbindelse mellom Nord- og Sør-Norge.

For at hydrogen skal bli Norges neste store eksportnæring anslår Bain & Company at det kan kreve inntil 50 TWh ekstra kraftproduksjon i Norge, noe som tilsvarer omtrent en tredjedel av Norges årlige kraftproduksjon. Dette vil kreve økt utbygging av fornybar energi. Denne opprustningen av fornybar energi er også nødvendig for Europa, da hydrogen i 2050 potensielt kan stå for 20 prosent av Europas kraftetterspørsel. På grunn av dette er det planlagt flere havvind-prosjekter i Nordsjøen med større installert kapasitet enn Europas største landbaserte vindprosjekt (Fosen vind). Eksempler på dette er Dogger Bank, Hollandse Kust Zuid og Hornsea 2. Årsakene til satsingen på havvind er begrenset kapasitet for utbygging av ny fornybar kraftproduksjon på kontinentet og fallende produksjonskostnader for havvind.

EU baner vei for hydrogensamfunnet

Grønn hydrogen er et betydelig satsingsområde for EU, som har et mål om å øke produksjonskapasiteten med 670 prosent fra 2024 til 2030. Satsingen baserer seg på grønn hydrogen som en langsiktig løsning, da denne produksjonen er helt utslippsfri sammenlignet med blå hydrogen. I tillegg er det synergier mellom grønn hydrogenproduksjon og kraftsystemet, hvor grønn hydrogen kan bidra til økt fleksibilitet i det europeiske kraftsystemet.

EU-taksonomien definerer hva som er bærekraftig hydrogenaktivitet for å sikre at riktige initiativer satses på. Taksonomien innlemmer både grønn og blå hydrogen og deles opp i tre områder:

• Produksjon av hydrogen
• Lagring av hydrogen
• Produksjon av utstyr for hydrogenproduksjon og -anvendelse

Produksjon av hydrogen setter utslippskrav for at prosjekter kan bli kategorisert som bærekraftige, i henhold til taksonomien. De konkrete utslippskravene betyr i praksis at også blå hydrogen med minimale utslipp kan gå i tråd med taksonomien og bli stemplet som bærekraftig. I tillegg inkluderer taksonomien hydrogenprosjekter som fanger og lagrer karbon under bakken, men med krav om at distribusjon av karbonet også foregår under bakken.

Lagring av hydrogen inkluderer konstruksjon og drift av lagringsanlegg for hydrogen. Taksonomien definerer følgende lagringsaktiviteter som bærekraftige:

• Konstruksjon av lagringsanlegg
• Ombygging av underjordiske gasslager til hydrogen
• Drift av lagringsanlegg for hydrogen hvis det lagrede hydrogenet er produsert i tråd med taksonomien

Produksjon av utstyr for hydrogenproduksjon og -anvendelse er i tråd med taksonomien hvis utstyret enten benyttes til å produsere hydrogen som møter utslippskravene eller til å anvende hydrogen som er produsert i henhold til taksonomien. Slikt utstyr inkluderer for eksempel brenselceller som TECO 2030 skal produsere i Narvik.

Det har fortsatt ikke kommet krav om at hydrogenprosjekter må følge EU-taksonomien, og investorer har fortsatt friheten til å investere i alle prosjekter. Likevel legger taksonomien føringer for hva som defineres som bærekraftig, noe som veileder finansinstitusjoner i finansiering av riktige prosjekter. Dette betyr at det er desto viktigere at hydrogenaktivitet i Nord-Norge foregår i tråd med EU-taksonomien, da dette øker mulighetene for grønn finansiering.

Nye løsninger som skaper endring

Hydrogen og ammoniakk skaper nye muligheter for reduksjon av klimagassutslipp i bransjer med høyt utslipp og begrenset mulighet til å ta i bruk fornybar energi og elektrifisering. Dette gjelder særlig innen stålproduksjon, tungtransport og skipsfart. Selv om satsingen på hydrogen og ammoniakk fremdeles er i en tidlig fase, ser vi at det kan skape et nytt industrieventyr for Norge. I det større bildet vil hydrogen og ammoniakk spille en sentral rolle i å gjøre Europa klimanøytral innen 2050, men målet vil kreve store investeringer. I tillegg kan den geopolitiske konflikten i Ukraina gi økt etterspørsel etter fornybare energikilder som et ledd i å gjøre Europa mer uavhengig av russisk gass.