I september beviljade Energimyndigheten 133 miljoner kronor för en förstudie inom projektet SkyFuelH2, som ska undersöka möjligheten att bygga en svensk produktionsanläggning för hållbart flygbränsle i Sollefteå. Det är Uniper som tillsammans med sydafrikanska Sasol står bakom SkyFuelH2, där bränslet är tänkt att tillverkas av förgasad biomassa och grön vätgas som produceras av förnybar el.
Projektet är ännu ett exempel på en av många planer inom den potentiellt växande marknaden för elektrobränslen, det vill säga syntetiska bränslen som produceras med hjälp av koldioxid och vätgas framställd med hjälp av förnybar el. Men trots många rapporter och visioner kan man konstatera att det ännu så länge är ganska mycket snack och liten verkstad.
En energimässig omväg
Den enklaste förklaringen till det är att det är mycket dyrare att producera hållbara elektrobränslen än konventionella fossilbaserade och även biomassabaserade bränslen. Det är också väldigt mycket mindre effektivt att gå omvägen via elektrobränslen än att använda elen för att ladda batterier i elfordon.
– Det finns två starka argument för att det egentligen är helt korkat att tillverka elektrobränslen. Det ena är att det är så ineffektivt. Om man ändå använder mark och andra resurser för att framställa förnybar el, varför ska man då offra hälften av energin för att tillverka ett bränsle som ska användas i en förbränningsmotor med 40 procents verkningsgrad i stället för att använda elen direkt, säger Maria Grahn, forskare i energisystem på Chalmers.
– Det andra argumentet är: varför ska man släppa ut koldioxid som man fångat in när vi måste minska mängden koldioxid i atmosfären?
Det finns dock vissa områden där vi sannolikt inte kommer att kunna hitta andra lösningar än energiintensiva flytande bränslen. Långdistansflyg och långväga fartygstransporter är två av dem.
– Det gör att det ändå kan finnas giltiga anledningar att slösa med el för att tillverka elektrobränslen och därmed släppa ut infångad koldioxid i atmosfären, säger Maria Grahn.
Höga kostnader
Att utvecklingen för elektrobränslen går relativt långsamt beror på att kostnaderna är så höga och att det tar tid att bygga ut elproduktionen, menar Maria Grahn. När det gäller tillgången på el och allt den är tänkt att räcka till menar hon att det finns en romantiserad bild av vad vi kan göra och hur snabbt det går att bygga ut till exempel vindkraft.
Teoretiskt skulle det vara möjligt att tillverka tillräckligt med elektrobränslen i världen för att ersätta alla fossila bränslen. Men det skulle kräva 1500 EJ elektricitet per år, vilket är lika mycket som alla potentiellt möjliga havsbaserade vindkraftverk skulle kunna producera, enligt IEA:s beräkningar (1 exajoule är cirka 278 TWh).
10 000 kWh el för ett ton metanol
För att tillverka ett ton grön metanol krävs det 1,42 ton koldioxid och 190 kilo vätgas. Produktionen av vätgasen kräver närmare 10 000 KWh el. Den största kostnaden vid produktion av elektrobränslen är kostnaden för elektrolysören, följt av elkostnaden.
De rena elektrobränslena är också dyrast bland de hållbara bränslena.
– Biodrivmedel är att föredra kostnadsmässigt, men det finns en gräns för hur mycket biomassa vi kan ta ut utan att skada biodiversiteten. Vi kan använda mer än idag, särskilt globalt när gäller avfallsströmmar, men långt mindre än vad som skulle krävas för att ersätta alla fossila bränslen, säger Maria Grahn.
Så länge biobränslespåret går att expandera är det ekonomiskt överlägset de rena elektrobränslena, och det är möjligt att öka tillgången på biomassa på olika sätt.
– Den begränsade tillgången till biomassa kan till exempel för Sveriges del innebära att istället för att använda skogsråvara till fjärrvärmeproduktion så kan vi välja att använda den till drivmedelstillverkning och övergå till el- och värmepumpar för fjärrvärmeproduktion, säger Maria Grahn.
Kraftfulla styrmedel påverkar efterfrågan
Andra sidan av myntet är förstås efterfrågesidan, och den håller på att förändras ganska mycket på sikt. Vissa stora rederier förbereder sig därför för att använda e-metanol som drivmedel trots att det är dyrare än fossila bränslen. Över 110 e-metanolfartyg har antingen beställts eller är i drift enligt det danska energiföretaget Örsted, som under våren tog sitt första spadtag i Örnsköldsvik för Flagship One – Europas största e-metanolprojekt. Målet är att påbörja produktionen under 2025, där man årligen planerar att producera 50 000 ton e-metanol.
Och många flygbolag har tecknat avtal om leveranser av hållbart flygbränsle, SAF, trots att det kostar 3-5 gånger så mycket som vanlig flygfotogen. Sverige har haft reduktionsplikt för flygbränsle sedan 2021 och under 2023 låg reduktionsnivån för flygfotogen på 2,6 procent. Under hösten 2023 har även EU beslutat om nya mål för inblandning av hållbart flygbränsle (RefuelEU Aviation rules).
Från 2025 ska det vara 2 procent ospecificerat hållbart flygbränsle, men från 2030 höjs inblandningskravet till 6 procent, varav 1,2 procent ska vara elektrobränsle. Successivt ska andelen öka till 70 procent 2050, varav 35 procent måste vara elektrobränsle. Även USA har liknande mål. Viktigt i sammanhanget är också att flyget 2026 förlorar den fria tilldelningen av utsläppsrätter inom ETS.
Men trots skarpare krav väljer ändå många leverantörer av flygbränsle för närvarande att betala böter i stället för att blanda in SAF i sin flygfotogen, enligt en granskning som Dagens Nyheter gjort tidigare under hösten.
I Sverige och Finland där vi har gott om skogsråvara kan det visa sig att vi i högre grad än på andra ställen kan kombinera biobränsle och e-bränsleproduktion och på så sätt få en kostnadsfördel.
Flera lösningar behövs
Om målen ska förverkligas krävs mycket stora kvantiteter. Enligt branschorganisationen IATA, som har högt ställda prognoser för framtida produktion av SAF, tillverkades 300 miljoner liter (240 000 ton) SAF 2022. Samma år var den globala konsumtionen av flygfotogen cirka 227 miljarder liter (varav Sverige stod för 150 miljoner liter).
Världens idag största tillverkare av SAF är finska Neste, som omvandlar begagnad matolja och andra avfallsfetter till SAF. Bolaget räknar med att tillverka cirka 1,9 miljarder liter SAF vid slutet av 2024, motsvarande en halv procent av flygets behov.
När det gäller teknikval för att få fram hållbara bränslen är bilden inte entydig.
– Det finns ingen teknik som är bara bra. Alla tekniker har för- och nackdelar. Det handlar således inte om att välja en lösning, utan flera, beroende på förutsättningarna. Globalt räcker inte tillgången på biomassa till. Men i Sverige och Finland där vi har gott om skogsråvara kan det till exempel visa sig att vi i högre grad än på andra ställen kan kombinera biobränsle och e-bränsleproduktion och på så sätt få en kostnadsfördel, säger Maria Grahn.
Teknikvalet handlar också om skala. Fischer Tropsch, som SkyfuelH2-projektet i Sollefteå överväger, är en beprövad teknik som bygger på förgasning av vilken råvara som helst som innehåller kolatomer, anses av vissa bedömare ha bäst förutsättningar att få fart på produktionen av SAF.
– Fischer Tropsch, som är den dyraste tekniken, är speciell eftersom den kräver storskalig produktion och är extremt energikrävande, 200 MW. Medan andra tekniker där man kan dra nytta av befintlig koldioxid, som till exempel alcohol-to-jet, passar bättre för småskaliga lösningar. Det är alltså inte så enkelt att en teknik i alla lägen är överlägsen en annan. Däremot är det så att beroende på val av råvara är kostnadsnivån olika oavsett vilket bränsle man väljer att tillverka, betonar Maria Grahn.
Vi behöver satsa på flera parallella lösningar där elektro- och biobränslen tillsammans med batteriteknik och andra lösningar hjälps åt att få bort fossila bränslen.
Aktörer som kan tjäna på utvecklingen
Det innebär att biodrivmedel alltid är billigast att tillverka. Bioelektrobränslen hamnar mitt emellan, medan rena elektrobränslen är klart dyrast. Inom varje kostnadstrappsteg finns också en kostnadstrappa där enklare kolväten är billigare att tillverka än de längre, mer komplicerade kolvätekedjorna.
– Men det innebär inte att vi kan välja ett enda spår. Forskningen visar tydligt att om vi väljer att skala upp en enda lösning så skapar det enorma problem. Vi behöver satsa på flera parallella lösningar där elektro- och biobränslen tillsammans med batteriteknik och andra lösningar hjälps åt att få bort fossila bränslen. Någon perfekt allokering av biomassa och el finns inte, säger Maria Grahn.
Så vilka aktörer är då bäst skickade att tillverka hållbara flyg- och andra bränslen i framtiden?
– De som kan producera överskott på biogen koldioxid i sin befintliga produktion sitter på den lägst hängande frukten. Rötgasanläggningar är mest gynnade. De har ett mycket stort överskott av koldioxid i sin produktion, och det går att injicera väte direkt in i rötkammaren. Det gör att man får ut mer metan – bio- och elektrometan, så kallat bioelektrobränsle – utan att behöva lägga till ytterligare ett processteg där man fångar in koldioxid, säger Maria Grahn.
I Tyskland finns redan över 20 sådana testanläggningar. Alla andra aktörer som har biogena processer och därför har tillgång till gröna kolatomer är också gynnade.
– Till exempel tillverkare av etanol från bioråvara, som får cirka 50 procent koldioxid som restprodukt, liksom skogsindustrin som har tillgång till väldigt mycket biogen koldioxid. Befintlig kemiindustri har det också väl förspänt eftersom de har infrastrukturen och kemin på plats, och tillverkare av HVO från tallolja kan uppgradera till SAF, säger Maria Grahn.
Nästa grupp som kan spela en viktig roll är sol- och vindkraftsparker. De kan investera i elektrolysörer för att göra vätgas av överskottsel och på så sätt antingen använda den till elproduktion för frekvensreglering och få betalt för det, eller sälja vätgas till någon som tillverkar ammoniak eller metanol.
Elektrobränslen
Elektrobränslen är syntetiska bränslen som produceras genom att kombinera vätgas från elektrolys med koldioxid. De mest kända elektrobränslena är e-diesel, flygfotogen, metanol, metan och dimetyleter (DME). Produktionen av e-bränsle innefattar flera metoder, inklusive elektrolys, biologiska processer och kemiska processer, men har alla det gemensamt att det behövs el.
I elektrolys används el för att bryta ner vattenmolekyler till syre och vätgas. Denna vätgas kopplas sedan ihop med kolatomer från till exempel koldioxid för att skapa elektrobränslen.
Biologiska processer innefattar användning av mikroorganismer, såsom jäst och bakterier, för att omvandla biomassa till biobränsle. Exempelvis sker produktionen av bioetanol genom fermentering av socker eller stärkelse med hjälp av jäst. Denna process genererar också stora mängder koldioxid av hög kvalitet som kan användas till elektrobränslen.
Kemiska processer används för att omvandla råmaterial till e-bränsle. Ett exempel är Fischer-Tropsch-processen, där koldioxid och vätgas omvandlas till flytande kolväten såsom metan, diesel och flygbränsle.
Källa: Vätgasbloggen.se
Carl Johan Liljegren
