Göran Ahldin och Oskar Gunnarsson lägger sista handen på gasturbinen på Norrmalmsverkstaden i Finspång. Det är manifoldrar till kylluften som monteras på företagets storsäljare, SGT-800. En kraftfull maskin: 20 meter lång, 180 ton tung och med en effekt på 60 MW. Kombinerat med en ångturbin som tar vara på restenergin för att producera både el och fjärrvärme blir verkningsgraden runt 90 procent.
I över 100 år har verkstaden i Finspång tillverkat gas- och ångturbiner för el- och värmeproduktion – under olika namn: Stal-Laval, Asea, ABB, Alstom, men sedan 2020 är det Siemens Energy som äger verksamheten. Ett globalt företag med runt 90 000 anställda, varav 2 500 arbetar här i hjärtat av Östergötland. Från verkstaden i Finspång rullas det årligen ut cirka 50–80 turbiner runt om i världen, en stor del till Asien och Sydamerika.
– Vi säljer nästan till alla länder i världen. Här i Sverige finns det så mycket vattenkraft, så efterfrågan av gaskraft har hittills inte varit så stor, säger vd:n Hans Holmström när han visar runt oss i den jättelika verkstadslokalen där turbinerna står på rad och arbetet pågår tyst och effektivt.
Man skulle kunna tro att den snabba förnybara energiomställningen drabbat tillverkningen i Finspång. Men så är inte fallet. Här jobbas det för högtryck (även under coronapandemin) och Hans Holmström är övertygad om att gasturbinernas roll snarare kommer växa framöver – men nu i en ny form.
– Det räcker inte med sol- och vindel. Vi behöver även kraftproduktion som kan stabilisera näten, och där kommer gasturbinerna in. De kan fungera både som bas- och balanskraft. Och nu ställer vi successivt om dem till biogas och vätgasdrift i stället för naturgas för att få ner koldioxidutsläppen, säger han.
Fördelen med de gasdrivna turbinerna är att de är flexibla. Det går utan problem att blanda in till exempel biogas med naturgasen. Även flytande biobränslen fungerar. På Siemens Energy har man gjort tester i ett tiotal år för att optimera turbinerna för ökad bränsleflexibilitet. Bland annat köper företaget lokal producerad biogas från regionen , som producerats av hushållsavfall.
– Vi har också ett projekt tillsammans med Göteborg Energi för att ställa om deras gasturbiner i Rya kraftvärmeverk från naturgas till biobränslen, säger Hans Holmström.
Men den långsiktiga satsningen nu stavas vätgas, i linje med de strategier som under året rullats ut till exempel i EU. Senast 2030 ska Siemens Energys turbiner kunna köras på 100 procent vätgas är målet. Och redan nu har man kommit en bra bit på väg. Nyligen skickade Siemens Energy iväg en gasturbin till en brasiliansk plastfabrik där vätgasen kan stå för 60 volymprocent av bränslet. I detta fall är vätgasen en restprodukt av fabrikens processer.
Men den stora förändringen på sikt är att med hjälp av förnybar el och elektrolys producera grön vätgas, som ska kunna matas in i gasturbinerna. På baksidan av Norrmalmsverkstaden pågår nu arbetet med nästa steg i företagets vätgassatsning: projektet Zero Emission Hydrogen Turbine Center, som ska stå klart våren 2021.
Här ska Siemens Energy bygga ett lokalt energisystem bestående av solceller, en elektrolysör och ett batterilager. Projektet delfinansieras av Energimyndigheten och genomförs i samarbete med bland andra Chalmers, Finspångs kommun och Linde. Tanken är att man via elektrolys med solel ska producera vätgas, som sedan ska användas i testverksamheten med turbinerna.
– Vi kommer också använda oss av överskottselen som produceras i våra testkörningar av turbinerna för att producera vätgasen. Idag destrueras en stor del av den elen i lastbankar eftersom elnätet inte kan ta emot allt, säger Åsa Lyckström, hållbarhetsstrateg på Siemens Energy.
Idag är utmaningen att få fram tillräckligt med vätgas till turbintesterna:
– Det är jättesvårt att hitta vätgas i Sverige så vi köper från Tyskland. Det kommer upp lastbilar med sju flak och det bränner vi av på en timmes körning ungefär. Därför är det bra att kunna tillverka vätgas på plats.
Men syftet med projektet är bredare än så. Det handlar om att undersöka hur gasturbiner kan samverka med förnybar el i praktiken och vad som krävs för att kunna skala upp anläggningarna.
– Vi vill att de här lösningarna ska kunna komma våra kunder till godo på sikt. Många av dem ringer och undrar hur de ska kunna bli hållbara. Då vill vi visa på möjligheten att ställa om deras befintliga gasturbiner och kombinera med el från sol- och vind och även energilagring. Det är en passande lösning i många länder, konstaterar Åsa Lyckström.
Energisystem i mikroformatI projektet Zero Emission Hydrogen Turbine Center (ZEHTC) ska Siemens Energy bygga ett lokalt energisystem där vätgas produceras genom elektrolys med hjälp av solel och överskottsel från företagets testanläggning.ZEHTC finansieras via Energimyndigheten och programmet ERA-Net Smart Energy System. Siemens Energy är konsortieledare i samarbete med Länsstyrelsen i Östergötland, Finspångs kommun, Linde, Chalmers och Bologna universitet. Anläggningen beräknas stå klar 2021.
Men vätgaskonverteringen innebär också många tekniska utmaningar också. Till exempel måste brännaren byggas om eftersom vätet brinner så snabbt.
Jenny Larfeldt, som även är adjungerad professor vid Chalmers i Göteborg, är en av dem som jobbat länge med att optimera turbinlösningarna på Siemens Energy. Hon lyfter upp en plastmodell av brännaren och pekar på perforeringen i toppen.
– Vätgasen brinner tio gånger snabbare så vi måste kyla ned den och få in så mycket luft som möjligt, så att det inte brinner baklänges. Därför har vi byggt en brännare med många fler kylkanaler för att få ner temperaturen från 2 000 grader till 1 500, förklarar Jenny Larfeldt.
Den avancerade brännaren produceras i Finspångs egen verkstad för 3D-printning, och så kallad additiv tillverkning är en förutsättning för att kunna få till den aerodynamiska designen och kylstrukturen. Tekniken innebär att lager efter lager med metallpulver läggs på i printningen tills brännaren är färdig.
– Det är svårt att producera denna typ av brännare på nåt annat sätt än genom 3D-printer. En traditionell brännare har 13 olika delar och väger 4,5 kilo. Den här kommer ut som en del och väger 3,6 kilo. Dessutom kapar vi tidsåtgången med 75 procent, säger Jenny Larfeldt.
Med 3D-tekniken är det också enkelt att renovera brännarna, det är bara att slipa bort den gamla brännarspetsen och printa en ny. Företaget har dessutom designat sin nya vätebrännare så att kunder som vill anpassa sina befintliga turbiner till vätgas kan byta bara brännare.
Men vätgasen har ytterligare utmaningar. Det är en mer utrymmeskrävande gasform, som kräver betydligt större lagringsvolymer även när den är trycksatt, till exempel bergrum. Därför kan det bli nödvändigt att lagra vätgasen i andra former, så kallade vätebärare, till exempel i flytande form som ammoniak eller metanol. En annan knäckfråga är distributionen.
– Du kan få in vätgas i existerande gasinfrastruktur, men om det ska fungera så måste alla förbrukare som är kopplade till gasledningen acceptera vätgas. Det är vitt skilda applikationer, allt från stora industrier och kraftbolag till hushåll. Inte alla kan eller vill hantera vätgas i naturgasen. Ett alternativ som växer i Europa är att bygga rena vätgasnät kanske till och med bredvid naturgasledningarna, säger Jenny Larfeldt.
Även vätgasproduktionen måste skalas upp snabbt för att klara alla nya behov. Innan den förnybara vätgasen kommer upp i rätt volymer tror vd:n Hans Holmström på så kallad blå vätgas: det vill säga konventionell produktion av vätgas från naturgas, men där man lagrar koldioxidutsläppen genom CCS (Carbon capture storage).
Gasturbinerna kan bli den saknade länken i energisystemet, även i Sverige. Fast det behövs regelverk och incitament för att stödja utvecklingen, sägerÅsa Lyckström, hållbarhetsstrateg på Siemens Energy.
– Jag tror att blå vätgas är ett nödvändigt mellansteg för att klara den snabba ökningen av efterfrågan. Det skulle kunna vara en bra affär för olje- och gasföretag, säger Hans Holmström.
Men även om alla pusselbitar inte är på plats ökar intresset stort hos kunderna.
– Det är väldigt många som ringer och frågar: ”När är ni klara med turbiner för 100 procent vätgas?” Då brukar jag svara: ”När ni har tillräckligt med vätgas på er sajt”, säger Jenny Larfeldt med ett skratt.
Men till dess kommer de traditionella turbinerna fortsätta att rulla ut från Finspång, men med allt högre potential för vätgasinblandning – i en stegvis utveckling i takt med de ökade klimatkraven.
På verkstadsgolvet fortsätter arbetet med den maffiga gasturbinen. Inom kort är just den klar att lyftas vidare till testanläggningen, där den ska hårdköras under många timmar. Från och med nästa år kommer samtliga dessa tester genomföras med en viss del hemproducerad vätgas om allt går enligt plan.
– Gasturbinerna kan bli den saknade länken i ett hållbart energisystem, även i Sverige. Fast det behövs regelverk och incitament för att stödja utvecklingen, säger Åsa Lyckström.
Gasturbinens funktion1. Luft sugs in och komprimeras i en kompressor.2. Den trycksatta luften strömmar in i brännaren där den blandas med bränslet, till exempel naturgas eller vätgas, och antänds i brännkammaren.3. Avgaserna från förbränningen driver turbinen som är kopplad till en axel som driver generatorn och den egna kompressorn.4. De varma gaserna kan sedan användas till att koka vatten, där ångan driver en ångturbin. Den producerar el och ångkondensen används till fjärrvärme.
Johan Wickström
