Video og presentasjoner fra #Klimafrokost 4. juni 2020

Torsdag 4. juni inviterte Norsk klimastiftelse til #Klimafrokost og webinar med tema: Grønn ammoniakk – vår neste store klimaløsning? Se opptak fra arrangementet her.

Vi fikk inn mange gode spørsmål underveis. Les hva innlederne svarte nederst i saken.

Program:

Grønn ammoniakk: Vår neste store klimaløsning?

Innledning v/ Kirsten Å. Øystese, prosjektleder i Norsk klimastiftelse.

Trykk på bildet for å laste ned presentasjonen


En elektrisk fremtid. Kan ammoniakk spille en rolle?

V/ Auke Lont, konsernsjef i Statnett og medlem av Energy Transitions Commission

Trykk på bildet for å laste ned presentasjonen

Utvikling av brenselcellen som skal brukes i Eidesviks Viking Energy

v/ Tjalve Svendsen, forsker og prosjektleder ved CMR Prototech.


The Role of Ammonia, in a Hydrogen Economy

v/ Rob Stevens, VP Ammonia Energy and Shipping Fuel i Yara.

Trykk på bildet for å laste ned presentasjonen

Kan produksjon av grønn ammoniakk bli en mulig ny industri i Norge basert på fornybar energi?

v/ Ulf Eriksen, leder av enheten Hydrogen i Statkrafts forretningsområde Vind- og solkraft Europa.

Trykk på bildet for å laste ned presentasjonen

Stortingsrepresentantene Liv Kari Eskeland (H) og Else-May Norderhus (AP) kommenterer saken fra et politisk perspektiv.

Spørsmål og svar

Hvordan skal vi få på plass en infrastruktur for hydrogen og ammoniakk til transportsektoren på land og vann i Norge?

Auke Lont (Statnett/ ETC): Ammoniakk er lett å lagre og transportere – det finnes per i dag en eksisterende infrastruktur for LNG og bensin/diesel – en tanke kan være å konvertere den etter hvert.

Tjalve Svendsen, Prototech: Teknologi for infrastruktur for hydrogen og ammoniakk er i dag tilgjengelig, og med norske verdensledende aktører. For å få lave nok kostnader er det nødvendig å få opp volumet så raskt som mulig, og sørge for at det er et marked til å ta imot hydrogen og ammoniakk når infrastruktur etableres. Dette kan gjøres ved tydelige politiske veivalg knyttet til utslippskrav, prising av utslipp, krav i offentlige anbud og fra andre sluttkunder, og ved å stimulere gjennom god tilgang til risikokapital.

Hva med NOx når maskinene på skipene går på ammoniakk?

Auke Lont, Statnett/ETC: Med ammoniakk om bord på skipet kan man håndtere NOx utslippene på samme måten som i lastebiler (adBlue).

Kirsten Å. Øystese, Norsk klimastiftelse: Ved bruk av ammoniakk i en forbrenningsmotor vil det være NOx-utslipp. Disse kan håndteres ved bruk av SCR-teknologi (Selective Catalytic Reduction) som renser eksosen, slik man også gjør i skip i dag som går på fossilt drivstoff.  

Tjalve Svendsen, Prototech: Et av hovedelementet i brenselcelleutviklingen er at systemene lages og kontrolleres for ikke å få noe NOx-utslipp. Dette oppnås ved at operasjonstemperaturene er lavere enn det som kreves for å genere NOx.

Hvordan vurderer dere mulighetene for ammoniakk for retrofitt, vs dropp-in-fuel som bærekraftig biodrivstoff eller syntetisk diesel lagd fra hydrogen?

Rob Stevens, Yara: Å bruke eksisterende motor med dyrere syntetisk drivstoff eller biodrivstoff som kommer til å være begrenset tilgang på, versus ombygging må vurderes kostnadsmessig hva som vil være beste løsning. Utviklere sier at LPG-systemer kan bygges om lettere.

Tjalve Svendsen, Prototech: De modulære brenselcellesystemene utvikles for å kunne plasseres «hvor som helst» på et fartøy, og første demonstrasjonen på Viking Energy er en retrofit. Så i prinsippet vil det være mulig å gjøre tilsvarende også på andre skip i operasjon. Samtidig vil en få størst nytte av teknologien når fartøyet optimaliseres rundt de fordelene en vil ha med ny teknologi.

Kirsten Å. Øystese, Norsk klimastiftelse: Flere drivstoffer og energibærere kan bidra til å kutte utslipp fra skipsfarten både på kort og lang sikt. Ammoniakk (NH3) og hydrogen inneholder ikke karbon, slik biodrivstoff, syntetisk diesel, metanol og de fleste andre alternativer gjør. Det betyr ikke at andre alternativer, som biodrivstoff og syntetisk diesel ikke kan være gode alternativ, men det er viktig å sørge for at hele verdikjeden er bærekraftig.

Var hydrogenproduksjon til ammoniakk i gjødselproduksjon inkludert i estimatet for den akkumulerte hydrogenproduksjonen på tvers av sektorene?

Auke Lont, Statnett/ETC: Ja, den globale H2-produksjonen i dag går for en stor del til kunstgjødselproduksjon.

Hva med «eksosen» fra Ammoniakken, dannes det ikke lystgass ved forbrenning med tilgang til oksygen?

Kirsten Å. Øystese, Norsk klimastiftelse: Foreløpig er ikke ammoniakk i bruk i skip, men når ammoniakk brukes i brenselcelle er det forventet at man skal få det til uten skadelige utslipp. I en forbrenningsmotor vil det være NOx-utslipp som må håndteres med rensesystem slik man også gjør på skip som går på fossilt drivstoff i dag (SCR-teknologi).

Rob Stevens, Yara: Lystgass må unngås, på grunn klimaintensitet (CO2 ekvivalenter). Det forventes ikke å utgjøre et problem. Dersom lystgass skulle bli et problem, kan Yaras N2O-katalysator testes, som er i bruk i salpetersyreanlegg.

Tjalve Svendsen, Prototech: I brenselcellene skjer elektrokjemisk omdanning av energi og ikke forbrenning, og tar sted på lavere temperatur, som igjen reduserer sannsynligheten for produksjon av lystgass (eller annen type NOx).

Brukes ammoniakk direkte i skipsmotorene?

Jane Jünger, Wärtsilä: Flere ledende motorprodusenter tester nå ammoniakk i tradisjonell forbrenningsmotor, som MAN, Wärtsilä m.fl, Du kan lese mer her: https://www.wartsila.com/nor/media/nyhet/25-03-2020-tester-ammoniakk-som-fremtidens-drivstoff

Kina står i dag for rundt en tredjedel av verdens ammoniakkproduksjon.  Samtidig har de et stort antall kjernekraftverk og planlegger flere. De er også verdens største nasjon innen skipsbygging, skipsfart og bruk av kunstgjødsel. Kan Kina komme til å utvikle dette til fremtidige CO2 frie verdikjeder for ammoniakk? I så fall, hvordan kan verdikjeder basert på fornybar energi møte denne utfordringen?

Auke Lont, Statnett/ETC: I tillegg til det du skriver så er Kina også svært stor innenfor vind og sol. Vi har en rekke kinesiske medlemmer i The Energy Transitions Commission og mitt inntrykk er at grønn ammoniakk har fått en plass på den kinesiske klima-agenda.

Det sies at kostnadene er lave for ny elproduksjon. Mener du da at tapt natur og biologisk mangfold her er uten verdi?

Auke Lont, Statnett/ETC: Nei, tap av natur og mangfold har definitivt en kostnad. Dersom man skal gå denne veien tenker jeg at offshore vind i Nordsjøen og solkraft i Australia, Midtøsten og Afrika kan være aktuelle kilder for fremstilling av grønn ammoniakk.

Hvorfor har man satt i gang prosjekter på hydrogen dersom ammoniakk er mer praktisk/lønnsomt?

Rob Stevens, Yara: Ved kortere distanser, og små volumer kan hydrogen fungere veldig bra. Jo lengre transport eller lagringsbehovet blir, jo mindre lønnsomt blir hydrogen, og jo bedre blir ammoniakk. Dette er tilkoblet til tetthet av energibærer og «proven tchnology». Flytende hydrogen på stor skala har sine materielle utfordringer.

Tjalve Svendsen, Prototech: Verdikjeden for ammoniakk og hydrogen deler mange av de samme komponentene, ettersom en bruker hydrogen for å produsere ammoniakk. Derfor er storskala produksjon av hydrogen nødvendig for å dekarbonisere skipsfart, enten hydrogenet lagres i komprimert/flytende form, eller som ammoniakk. I noen tilfeller, særlig kortere distanser med forutsigbar bunkring og hvor fartøy er sensitivt til vekt, vil hydrogen være hensiktsmessig, mens lagring som ammoniakk vil kunne være hensiktsmessig for andre, f.eks. for mer energikrevende fartøy.

Mer fornybar kraft i Norge – hvilke kilder – vannkraft, vind på land evt. offshore?

Auke Lont, Statnett/ETC: I våre analyser av fremtidig kraftbehov for å møte en utslippsfri fremtid, ser vi at det vil være et behov for økt kraftproduksjon, selv om vi i de fleste år i dag har et overskudd. Hvilke kraftkilder dette vil være, er først og fremst et spørsmål om politikk og marked. Vi ser allerede i dag at flere fornybare energikilder er konkurransedyktige.

Hvordan vurderer du biofuel som alternativ til NH3?

Auke Lont, Statnett/ETC: I de analysene som The Energy Transitions Commission (ETC) har gjort kom vi frem til at tilgangen på areal for produksjon av biofuel er begrensende, blant annet fordi det blir konkurranse mot matproduksjon. ETC peker derfor på luftfarten som den mest naturlige mottaker av biofuels fordi alternativene der er svært få.

Tjalve Svendsen, Prototech: Personlig tror jeg at rederier og sluttbrukere bør fokusere på å fjerne alle utslipp fra skipet, mens oppstrøms verdikjede håndteres for seg som en del av et helhetlig energisystem. Jeg tror videre at fjerning av lokale utslipp i havner, verdensarvfjorder osv. også blir et viktig moment i tiden fremover, slik at det ikke nødvendigvis vil være tilstrekkelig med netto null CO2 avtrykk. Når en i tillegg ser på begrensning i tilgjengelige ressurser og eventuelle fortrengning av matjord osv., tror jeg at biofuel bør allokeres til f.eks. luftfart og at eventuell bruk på skip også bør kombineres med CO2 fangst om bord.

Det blir sagt det er lett å endre skip som bruker LNG til å bruke ammoniakk. Alternativet kan være å blande inn flytende biogass (LBG), som kan være netto negativt ved fangst av metan. Det krever ingen endringer på skipet og kan starte nå. Biogass kan derfor gi 150-200 prosent mindre utslipp enn diesel/MGO (se EU RED II). Hvordan ser ammoniakk ut i forhold?

Rob Stevens, Yara: Når biofuel er tilgjengelige uten konkurranse med matvareproduksjon og landbruksareal er bio-fuel en grei løsning. Spesielt når det kommer fra sirkulære verdikjeder. Men på sikt blir det ikke nok bio-fuel til alle.

YARA har ambisjonen at ammoniakkprodusent ser på muligheten for å gå fra grå til grønn ammoniakk. Er det målet nasjonale, regionale, eller internasjonale siden YARA som gjødselleverandør eller drivere også med produksjon i Afrika? Afrika leder er kanskje mer opptatt av å oppnå matsikkerhet enn miljø.  Det er utfordringer at det ikke finnes gode rettlinjer som kan regulere og kontrollere tiltaket på grunn av kapasitet, korrupsjon, osv. Kan man være skeptiske at tiltaket kommer til å være annerledes i Afrika?

Rob Stevens, Yara: Yara jobber internasjonalt med å redusere CO2-utslipp, med ambisjon om å være klimanøytral i 2050 i hele verdikjeden (det inkluderer produksjon, transport og utslipp fra landbruk). Som du sier, andre land og kontinenter krever forskjellige prioriteringer per i dag, og matsikkerhet i Afrika er nå høyest, mens i energi-intensive samfunn får CO2 reduksjon prioritet (Europa). Afrika har ikke gjødselproduksjon, unntatt i Nord-Afrika.

Auke Lont mente at LNG skip enkelt kan konverteres til ammoniakk. Hvorfor ikke begynne med LNG og få 25 % utslippskutt i dag – og så ta i bruk grønn ammoniakk når det er tilgjengelig?

Auke Lont, Statnett/ETC: Det er en åpenbar vei å gå. Det forutsetter en karbonpris på utslippene fra bruken av LNG i skip for at det skal bli lønnsomt å bruke grønn ammoniakk

Hvordan produsere lønnsom hydrogen. Vind er definitivt ikke svaret. Det eneste reelle alternativ til vannkraft, er i dag kjernekraft.

Rob Stevens, Yara: De beste plasser i verden er hvor sol og vind kan kombineres, eller som i Norge vannkraft med vind.

Har Statnett sett på alternativer til SF6 som et bidrag til avkarboniseringen og hva kunne være eventuelle alternativer?

Auke Lont, Statnett/ETC: Ja, vi jobber med alternative gasser. Det finnes på markedet for lavere spenningsnivåer enn hva vi har i transmisjonsnettet – opp til 145 kV. Dette er tatt i bruk av noen regionalnettseiere i Norge. Det finnes foreløpig ikke løsninger for 420 kV, men det jobbes med dette og vi følger arbeidet. I hovedsak finnes tre alternative løsninger som ser lovende ut: to blandingsgasser som inneholder mindre SF6, og en vakuumløsning som er helt uten bruk av gasser. Vi jobber også med bransjen i Europa gjennom ENTSO-e, da det er en fordel at bransjen står samlet her i utvikling av utslippsfrie alternativer.

Hvor giftig er NH3, sammenlignet med f.eks. diesel og bensin?

Rob Stevens, Yara: Ammoniakk er giftige. Fordelen er at ammoniakk luktes allerede ved 5 ppm. 50 ppm er limit for 8 timers eksponering, 100 pmm noen timer. Umiddelbart fare fra 500ppm. Fatal fra > 2500ppm. Folk flest tåler ikke 50ppm, fordi det føles ukomfortabelt. Ammoniakk er nesten ikke eksplosivt.

Tjalve Svendsen, Prototech: Ammoniakk er giftig selv i relativt små mengder (giftigere enn bensin og diesel), og design av lagringssystem og sikkerhetssystem må forhindre at personer eksponeres. Samtidig vil en lukte ammoniakk i enda mindre konsentrasjoner, som er positivt i et sikkerhetsperspektiv. En har lang erfaring med håndtering av ammoniakk på sikker måte, og med passende sikkerhetstiltak vil det være mulig å ivareta høy sikkerhet også på skip.

Kirsten Å. Øystese, Norsk klimastiftelse: Amerikanske The National Fire Protection Association (NFPA) har klassifisert ammoniakk som et giftig stoff med høy risiko for helsen. Eksplosjonsfaren er imidlertid mye lavere enn for eksempel hydrogen, LPG (Liquefied Petroleum Gas) og naturgass. Hvor farlig drivstoff er, klassifiseres på en skala fra 0 (ingen fare) til 4 (alvorlig fare) På denne skalaen ligger ammoniakk på 3 for fare for helse og for 1 på fare for brann/eksplosjon. Bensin og metanol ligger på 1 for fare for helse og 3 for fare for brann/eksplosjon. Naturgass og flytende petroleumsgass ligger på 1 for fare for helse og 4 for fare for brann/eksplosjon. Også hydrogen ligger på 4 for fare for brann/eksplosjon, men på 0 for fare for helse.

Brenselcellene som er utviklet for å gå på hydrogen – går disse også uproblematisk på ammoniakk? Hvis ikke, hvordan omgår/løser man denne utfordringen?

Tjalve Svendsen, Prototech: Det kommer an på brenselcelletype. Lavtemperatur brenselceller, f.eks. PEM brenselceller som brukes i biler, tåler ikke ammoniakk direkte, og må derfor ha en egen reformer (cracker) for spalting av NH3 til hydrogen og nitrogen, og i tillegg rense for eventuelle rester av ammoniakk. I høytemperatur brenselceller, som SOFC, kan spalting av ammoniakk skje i brenselcellen, som gir en del fordeler og i tillegg høyere virkningsgrad.

LNG ble primært innført som shipping-fuel for å redusere SO2 og NOx, og ga samtidig litt CO2-kutt. Hvordan ser lokalutslipp ut fra ammoniakk? Det er jo relevant for havner og fjorder.

Tjalve Svendsen, Prototech: En av de store fordelene med å bruke brenselceller kontra motorer, er at løsningen kan lages helt uten utslipp. Ved forbrenning av ammoniakk, som skjer på høyere temperatur enn operasjonstemperatur til brenselceller, vil det være risiko for produksjon av NOx, som da vil kreve et dedikert rensesystem for å kvalifisere som nullutslippsløsning.

I kostnadssamanlikninga hadde det vore fint om man inkluderte komprimert H2 også. Hvor mye av kostnadsforskjellene er fra  iboende egenskaper (−259.14 °C) og hvor mye er fra forskjellig TRL-nivå/markedstørrelse?

Kirsten Å. Øystese, Norsk klimastiftelse: Hydrogen, både flytende og komprimert kan være en god løsning for hurtigbåter, ferger og nærskipsfart, men både flytende og komprimert hydrogen kan bli for plasskrevende for store skip som går i interkontinental trafikk, og dermed blir totalkostnaden betydelig dyrere enn ved bruk av ammoniakk.  

Bruk av ammoniakk på skip, i forbrenningsmotor, konvertere og rense til ren hydrogen og bruk i hydrogen brenselcelle, eller direkte bruk ammoniakk i høytemperatur brenselcelle? Hvilken av løsningene er mest realistisk og lovende?

Rob Stevens, Yara: Direkte bruk blir mest effektive. Dette gjelder strøm, hydrogen, ammoniakk. På langdistansetransport blir lagringsvolum viktigere, og da er ammoniakk ved direkte bruk best. Brenselcelle er mer energieffektivt enn forbrenningsmotor, men per i dag dyrere.  Ved ekstra energibehov på skip (supplyvessel eller cruise) kan brenselcelle være mer lønnsom enn motor per i dag. Så med dagens kunnskap: begge teknologier.

Tjalve Svendsen, Prototech: Når det gjelder bruk av brenselcelle, vil ammoniakken i alle tilfeller bli konvertert til hydrogen og nitrogen før hydrogenet reagerer med oksygen og produserer strøm. Den største fordelen med høytemperatur brenselceller er at overskuddsvarmen fra brenselcellen brukes til å splitte ammoniakk, mens for lavtemperatur brenselceller må en brenne noe av drivstoffet for å produsere varme på høy nok temperatur for å splitte ammoniakk. Dette gir et (vesentlig) tap av virkningsgrad.
Angående sammenligning med forbrenning, vil høyere virkningsgrad fort gi lavere totalkostnader selv om pris på utstyr per i dag (antakelig) er dyrere.