Från Hybrit till Hybris?

De svenska satsningarna på att tillverka fossilfritt stål genom vätgasreducering av järnmalm är inte helt unika. LKAB:s, SSAB:s och Vattenfalls Hybritsatsning matchas av andra stålproducenter som bland andra Arcelor Mittal, Boawu Group, Thyssen Krupp, Tata och Voestalpine, som har likartade vätgasbaserade projekt på gång.

Det som sticker ut är den svenska ivern att gå från teststadiet till fullskalig produktion med en ännu inte helt beprövad teknik. Hybrit-intressenterna beslutade i fjol att tidigarelägga byggandet av en demo­anläggning i Gällivare för produktion av 1,3 miljoner ton järnsvamp med två år till att den ska stå färdig 2026. Då var inte ens pilot­anläggningen i Luleå i full drift. Därtill har man beslutat att LKAB ska fördubbla produktionen vid Gälli­vareanläggningen till 2,6 miljoner ton redan 2030. LKAB ska sedan till 2045 helt ha ställt om hela sin produktion på idag 28 miljoner ton järnmalmspellets till järnsvamp. Beaktar man den planerade ökade produktionen av järnmalm så innebär det en ökning av järnsvampsproduktionen mellan 2030 och 2045 med en faktor tio.

Men det stannar inte där. Innan bläcket torkat från skrivaren om Hybrits besked om tidigareläggning av demoanläggningen dök en ny aktör upp, H2GS, som gubben i lådan. HSGS ämnar snabba på processen ytterligare. H2GS ska bygga ett integrerat stålverk med hela produktionskedjan, från produktion av järnsvamp till färdigvalsad plåt, utanför Boden. Detta ska stå klart redan 2024 och till 2026 ska den vara i full produktion av 2,5 miljoner ton stål. Det är en investering som beräknats till drygt 25 miljarder kronor, men där ännu bara grundplåten på 500 miljoner kronor har satsats. Ambitionen är att ta in 7,5 miljar­der kronor i eget kapital och resten i ”gröna projekt­krediter”.

Bakom H2GS står ett konsortium med riskkapitalisten Harald Mix, uppvuxen i stålstaden Borlänge, i spetsen. Det är i princip samma gäng som står bakom initia­tivet till batteri­tillverkaren Northvolt och energi­lagringsföretaget.

Billig fossilfri el viktigaste faktorn

De yttre förutsättningarna för dessa satsningar är också goda. Bra logistik med kopp­ling till LKAB:s järnmalmsgruvor i Kiruna och Malmberget genom Malmbanan och utskeppningshamnarna i Narvik och Luleå, samt inte minst mycket god tillgång till fossil­fri och billig el.

Det senare är den sannolikt mest väsentliga faktorn. Och tydligt uttalad av H2GS. Produktion av vätgas handlar ju om att med hjälp av el spjälka upp vattenmole­kyler i sina beståndsdelar väte och syre, genom så kallad elektrolys. Och för ett fullskaligt vätgasbaserat stålverk kommer det att gå åt mycket el. Hybrits två anläggningar kommer att ha en samlad effekt på 1000 MW när den är i full produktion. Det kan jämföras med den vid årsskiftet nedstängda kärnkraftsreaktorn Ringhals 1, som vid stängningen hade en effekt på 900 MW. Dimensioneringen av elektrolysanläggningarna kopplar också till möjligheten att lagra vätgas och producera när elpriset är lågt, som när det blåser mycket. Rent ekonomiskt blir det en trade-off mellan kapitalkostnaden för den extra produktions- och lagringskapacitet som behövs för att producera vätgas på lager och det variabla elpriset. H2GS har angivit effekten på sin elektrolysanläggning till 800 MW.

Och än så länge finns det gott om lokal el att ta av. Enligt en rapport från Region Norrbotten från förra sommaren kan elområde 1 normalt ”exportera” 3000 MWh/h under en tioårsvinter. Det vill säga de dagar då det svenska eleffektbehovet är som störst och hela Sverige beräknas ha ett underskott på 1600 MW. Det är dock en extremsituation, där exempelvis tillgängligheten för den installerade vindkraften endast beräknas till knappt 12%, eller 100 MW. I den beräkningen från Svenska Kraftnät var den installerade vindkraften i elområde 1 knappt 900 MW. Vid årsskiftet var den installerade effekten i vindkraft i elområde 1 över 1600 MW. Därtill ska vi lägga 1200 MW som är under produktion. Så när det blåser och tillgängligheten av vindkraften når upp till 90% finns det mer glöd i trådarna.

Elen i norra Norrland äts upp

Men det nuvarande elöverskottet i elområde 1 håller redan på att ätas upp. Enligt rapporten från Region Norrbotten så har 2400 MW under topplasttimmen intecknats till 2028. Hälften av detta behov exemplifierades av projekt som Northvolt, ett flertal serverhallar, bland annat Facebook i Luleå och andra större projekt, som elektrifieringen av gruvor. Men vare sig Hybrit, H2GS och i synnerhet inte LKAB:s fortsatta järnsvampsprojekt finns med bland dessa. Tillsammans äter dessa upp den icke specificerade effektökningen på 1200 MW med en faktor tio.

Rent teoretiskt går det förstås att vända på flödena och importera el till elområde 1. Den befintliga, teoretiska, överföringskapaciteten från 5 100 MW från Norge, Finland och Sveriges elområde 2, den södra delen av Norrland, som står för två tredjedelar. I det senare området finns också ett betydande elöverskott med en beräknad ”export” till 4 200 MW en tioårsvinter. Under normalförhållanden och när det blåser ökar naturligtvis tillgängligheten för den i det elområdet installerade vindkraften på 3 200 MW, plus de knappt 2 400 MW som är under konstruktion.

Så när det blåser kommer effekten av den ökade vinkraften att skapa ett påtagligt utrymme, förutsatt att överföringskapaciteten är tillgänglig. En annan plusfaktor för dessa projekt är att exportmöjligheterna till den största avnämaren för det svenska elöverskottet kan minska påtagligt. För samtidigt kommer, kanske, Finland att kunna starta upp sitt problemdrabbade kärnkraftverk Olkiluoto 3 till 2022, med en effekt på 1600 MW. Ursprungsplanen var att den reaktorn skulle startas 2009, men där uppstarten i stort sett årligen har skjutits fram. Men om den startas upp gör det att den volymmässigt dominerande exportmarknaden för svensk el faller bort. En sjätte finsk reaktor, Hanhikivi, ska enligt planerna startas 2028, vilket tillför ytterligare 1200 MW.

Kostnadskalkylen högst osäker

Slutsatsen är att det sannolikt kommer att finnas tillräckligt med el för de första två satsningarna H2GS och Hybrit, när tillgängligheten för vindkraft är god. För LKAB:s satsningar kommer det att krävas ytterligare mycket stora effekttillskott och inte minst överföringskapacitet. Det samlade elenergibehovet för dessa tre satsningar summerar till 82 TWh, varav LKAB:s står för 55 TWh. Det kan ställas i relation till Sveriges beräknade produktionen på 170 TWh och en användning på 140 TWh innevarande år, där överkottet exporteras.

I de tidigare knapphändiga kalkyler som presenterats räknar Hybrit med att kostnaderna för det fossilfria stålet blir 20-30% dyrare än från en konventionell ”green field-anläggning”. Det är då framför allt högre kapitalkostnader och energikostnaderna som står för överdraget. Men det finns förstås stor osäkerhet runt det verkliga utfallet. Hybrits pilotprojekt ligger i topp vad gäller storleken på elektrolysprojekt idag, där de övriga testanläggningarna ligger runt 20–30 MV. Hur det går att skala upp dessa projekt med en faktor 20 är ännu outforskad terräng, liksom även är fallet med storskalig lagring av vätgas, som är väsentligt mer krävande att hantera jämfört med exempelvis naturgas.

Kapitalkostnadernas storlek beror naturligtvis på vilka finansieringsvillkor som kan uppnås. Med tanke på den rådande vurmen för så kallade ESG-investeringar så borde det gå att få till bra villkor även på marknaden. Därtill lär det finnas möjlighet till subventionerad finansiering från exempel­vis EU.  Kostnaderna relativt konventionellt pro­ducerat stål hänger också mycket på hur priserna på utsläppsrätter för koldioxid kommer att utvecklas. Enligt gällande tilldelningsregler får ståltillverkarna inom EU 80% av sina utsläppsrätter gratis. För att stötta kommersialiseringen av fossilfritt stål och driva på utsläppsminskningarna kommer detta med stor sannolikhet att skärpas.

Men det finns också trender som skapar både hot och möjligheter. Tillverkning av elektrolyser har pekats ut som ett område där det finns potential för motsvarande kostnadssänkningar som har skett vad gäller vindkraft. Men där vi enligt en färsk artikelserie i Financial Times nu ligger där vindkraften var för 30 år sedan. I en färsk rapport från IRENA (International Renewable Energy Agency ) så är potentialen att sänka kostnaderna för elektrolysmodulerna upp emot 80%. Fortsätter man parallellen från vindkraften så tar detta bort en stor del av den ”first mover advantage” som såväl Hybrit som H2GS pratar om.

Ett annat hot är att det också finns andra teknologier för att producera fossilfritt stål. Amerikanska Boston Metal, med bland annat Bill Gates stiftelse och BMW som investerare, har patenterat en ståltillverkningsprocess som påminner om den som idag används vid aluminiumtillverkning. Där behövs ingen vätgas, bara elektricitet. Enligt företagets egna kalkyler så är stålproduktion med den tekniken lönsam med de elpriser som de stora aluminiumtillverkarna har idag, runt 15 öre per kWh.

Den har dock likt vätgasreduktionen än så länge inte testats i stor skala. Vem som blir vinnare är oklart förutom, förhoppningsvis, klimatet.