Innlegg

Technology: Electrolysers – part 2

Electrolyser technology

Alkaline, PEM and Solid Oxide electrolysers produce hydrogen using different technologies. In this part of the technology series, we will present application areas for electrolysers and hydrogen. We will also present the suitability of the technologies to each application.

Did you miss «Technology: Electrolysers – part 1»? Read it here.

Hydrogen is a potential key factor to address the energy transition, and water electrolysis is the cleanest and most sustainable way to produce hydrogen. If hydrogen is produced from renewable energy sources, e.g. solar or wind power, it is a zero-emission energy carrier. Hydrogen can be used in sectors that are difficult to decarbonize through electrification.

Electrolysers can produce Hydrogen that can be used in:

  • Transport
  • Off Grid
  • Grid Balancing
  • Industry 

In the following paragraphs we will discuss some of the application areas for electrolysers in general.

Transport

This is the rather obvious application electrolysers can be used for. Hydrogen can be used not only for light-duty vehicles such as the Toyota Mirai, but also heavy-duty vehicles such as the Nikola Tre. Hydrogen can be used beyond these areas of transport in applications such as trains & maritime. Airbus is even looking to fuel a plane with hydrogen!

How an electrolyser can help electrify & decarbonize the transport sector is by producing hydrogen from water & electricity which when used in transport is a zero emission fuel. Hydrogen for transport can be produced locally at the dispenser or centralized and then distributed & dispensed in compressed or liquid form.

Illustration of Electrolysis/Hydrogen use in transport:

Off-grid

Off-grid production and use of Hydrogen as a solution is possible with electrolysers. Here, we must consider fluctuations in the electrolyser operating conditions when using Variable Renewable Energy (VRE) such as wind or solar power.

Another configuration is an off-grid solution combining electrolysers, storage and fuel cells. This solution can be used to supply energy to remote areas with no connection to the electricity grid. Normally in these situations you want to have a short-term storage based on batteries, and a long-term storage based on hydrogen. However, the round trip efficiency is low, and the investment cost is high compared to alternatives like pumped hydro and battery storage.

Illustration of Electrolysis/Hydrogen direct use in an off-grid Scenario:

Illustration of Electrolysis/Hydrogen in a micro electricity grid:

Grid Balancing*

Electrolysers are systems that can typically be turned on and off and ramped up and down in unilization levels which can increase or decrease it’s electricity consumption and thereby providing grid balancing services. Grid balancing has been given an asterix(*) because it is a service that can be provided but it unlikely justifies the case on its own. Here it is possible to have multiple benefits at the same time. Electrolysis can be used to balance the grid by only taking the surplus electricity from the grid when it is available. This way the system is always in balance and no excess electricity production from VRE is wasted.

The hydrogen that is produced from the electrolyser for grid balancing can be added back into the grid as electricity through use in turbines or fuel cells as described in the Off-Grid application or used in transport or industrial applications.

Illustration of Electrolysis/Hydrogen use in grid balancing:

Industry

Within industrial applications hydrogen is mostly used as an «ingredient» in a chemical process, rather than an energy carrier (or “source”). For instant when making ammonia (which in the next step can be used to make fertilizers) hydrogen is added to a chemical process that combines hydrogen with nitrogen into ammonia, NH3. In smelters hydrogen can replace carbon (typically from coal) as a reductant in the chemical process of removing the Oxygen from the oxidised metal-ore (the reduction process). In that case the resulting product of the reduction process is the pure metal and clean water (vapor) instead of CO2.

Hydrogen can also be made into other energy carriers, based on hydrocarbons, like methanol, jet fuel, diesel etc. This is called “Power-to-X” meaning that electricity (the “power”) can be turned into different fuels (the “X”) by first making hydrogen in an electrolyser and then adding carbon (for instance from CO2 in the air) into the preferred hydrocarbon fuel. This process will “re-use” carbon/CO2, but not eliminate it.

Illustration of Electrolysis/Hydrogen use in industry:


 

Suitability of Different Electrolyser Technologies

While many hydrogen users do not care what the source of Hydrogen is, it is important to note that there are certain attributes to each electrolyser technology that make it more suitable within certain applications.

In the case of Transport for instance there is no noticeable difference between the suitability of the technology however economic conditions or electricity sources may dictate that one is better than the other.

In the case of Off Grid and Grid Balancing, there are clear differences in the suitability of different electrolysers due to technological limitations.

In the case of Industry, we have the same scenario as with Transport where there is no noticable difference in the suitability however specific conditions may dictate one is more suitable than another.

The suitability of the different electrolyser technologies: Alkaline (ALK), Proton Exchange Membrane (PEM) and Solid Oxide Electrolyser (SOEL) to the applications is summarised in the illustration below:


Next week, we will compare between the different electrolyser technologies and highlight the trade-offs between each other, their perfect applications and actual economic implications.

Do you want more details regarding the applications for the different electrolyser technologies?  Contact us at greensight@greensight.no. Did you miss «Technology: electrolysers – part 1»? Read it here.

 
 
hydrogenstrategi EU

Uke 28: EUs hydrogenstrategi, millionstøtte og hydrogenlastebiler

hydrogenstrategi EU

Den store snakkisen innenfor hydrogensamfunnet denne uken har vært EU sin lansering av deres lenge ventede hydrogenstrategi. Vi har derfor denne uken laget et spesialinnlegg som sammenfatter hydrogenstrategien. Vi skal også se at resultater for test av flytende hydrogen nærmer seg, norske forskningsprosjekter innenfor hydrogen får millionstøtte samt at Yara inngår pilotprosjekt for å få ned utslipp i gjødselproduksjon. Til slutt skal vi se at det er store planer for hydrogenlastebiler i Europa.

 

EU har lansert hydrogenstrategi

Onsdag 8. juli lanserte EU sin hydrogenstrategi frem mot 2030. Strategien har ambisiøse og konkrete mål som skal gi et løft i Europeisk hydrogenproduksjon. Vi har laget et sammendrag av EUs hydrogenstrategi som du kan lese her


 

Test av flytende hydrogen

Testene gjennomføres for at Statens Vegvesen ønsker å bidra til kunnskapsgrunnlaget for utforming og godkjenning av maritime hydrogensystemer. 1. september 2021 skal ferjesambandet Hjelmeland-Nesvik-Skipavik trafikkeres av den første hydrogenferjen som bruker flytende hydrogen. Det er derfor nødvendig at Statens Vegvesen gjennomfører tester for utslipp av flytende hydrogen. Statens Vegvesen er oppdragsgiver og testene er gjennomført av DNV-GL i Spedeam i Storbritannia. Forsvarets Forskningsinstitutt skal analysere resultatene. Analysen er enda ikke klar, men Statens Vegvesen delte 2. juli utkastet til rapport fra testene slik at flest mulig kan ha nytte av resultatene så fort som mulig. Tolkninger og konklusjoner vil bli lagt til rapporten i endelig versjon senere.

Testene som er gjennomført for Statens Vegvesen er et ledd i satsningen på hydrogen som maritim energibærer for å sikre nullutslipp i norsk ferjesektor.

Det som ble testet var

  • Utendørslekkasje av flytende hydrogen, for å simulere lekkasje fra en utendørs bunkringsoperasjon.

  • Lekkasje av flytende hydrogen i lukket rom

  • Spredning av kald hydrogengass for å simulere utslipp av kald hydrogengass fra en ventilasjonsmast etter lekkasje


 

38 millioner i støtte til Norske forskningsprosjekter innen hydrogen

Regjeringen gjennom forskningsrådet tildelte nylig 38 millioner kroner til tre nye hydrogenprosjekter. Forskningsrådet skal følge opp og finansiere prosjektene som retter seg mot nye løsninger for produksjon og bruk av hydrogen. Prosjektene er:

NEL Hydrogen Electrolyser AS

Støtten går til utvikling av siste ledd i en trykksatt alkalisk elektrolysør. Denne skal kunne tilby storskala kostnadseffektiv produksjon av hydrogen som takler raske svingninger i kraftforsyning. Raske svingninger i kraftforsyning er forårsaket av variabel strømproduksjon som forekommer ved fornybare kraftanlegg som for eksempel vindkraft.

Nexans AS

I samarbeid med Sintef industri utvikler Nexans en kombinert undersjøisk forsyningsstreng av både elektrisk strøm og hydrogen. Dette ser vi for oss kan være nyttig i offshore hav-vind og hydrogen produksjon.

Aker Solutions AS

Satser på blått hydrogen og har fått støtte til å utvikle teknologi for produksjon av hydrogen fra naturgass. Dette vil være relevant for den norske satsingen på fullskala CO2-håndtering gjennom blant annet Northern Lights.


 

Hydrogen i gjødselproduksjon

Verden over står gjødselproduksjonen for 1.5% av det totale karbon utslippet. I 95% av tilfellene er dette på grunn av bruken av naturgass i gjødselproduksjonen. Norske Yara sammen med franske Engine har lansert at de skal gjennomføre et pilotprosjekt for å redusere utslippene fra gjødselproduksjon. Ammoniakk danner basis for gjødselproduksjon og fremstilles i dag for det meste ved bruk av naturgass. Almanakk kan fremstilles på en annen måte ved bruk av nitrogen og hydrogen. Yara skal sammen med Engine produsere hydrogen ved solkraft og elektrolyse, som vil inngå i gjødselproduksjonen. Pilotprosjektet vil finner sted på Yaras allerede eksiterende gjødselfabrikk i Australia.


 

Hyundai Xcient Fuel Cell på vei til Europa

Hyundai Motors er godt i gang med verdens første serieproduksjon av en hydrogenlastebil. Hyundai Motors har denne uken sendt av gårde 10 av de 50 første hydrogenlastebilene som er forventet i løpet av året i retning Sveits. Sveits har bestilt 1600 av Hyundai Xcient Fuel Cell frem mot 2025 som kal redusere det årlig CO2-utsilppet med 100 000 tonn.

Også i Norge skal vi om få år få se Hyundais Xcient Fuel Cell rullende på veiene. Green H2 Norway AS ble i desember 2019 etablert basert på en intensjonsavtale om salg av hydrogen til Hyundai sine hydrogenlastebiler. Hyundai Hydrogen Mobility vil bidra til at inntil 500 hydrogenlastebiler kommer til Norge innen 2022. Tilgangen på hydrogenlastebilene skaper behov for hydrogen, noe som gjør at man kan gå i gang med byggingen av storskala hydrogenanlegg ved ulike lokasjoner i Norge.

lastebil hydrogen
Hyundai H2 XCIENT Fuel Cell truck. Kilde: Hyundai motor group

1.000 hydrogenlastebiler til Rotterdam Havn

Air Liquide og Rotterdam Havn annonserte denne uken et initiativ mellom flere aktører om å få 1000 nullutslipp hydrogenlastebiler på veiene som knytter sammen Nederland, Belgia og Vest-Tyskland innen 2025. Samarbeidspartene representerer hele hydrogenverdikjeden fra lastebilprodusenter som Iveco/Nikola, transportselskaper og ledene leverandører av brenselceller. Samarbeidet kommer til å bli det største for hydrogenlastebiler og -infrastruktur i Europa.

Prosjektet vil omfatter hydrogenproduksjon fra elektrolyser med tilhørende infrastruktur bestående av 25 fyllestasjoner som skal dekke behovet til de 1000 lastebilene. 500 av dem er tenkt stasjonert i Rotterdam havn. Endelig investerings beslutning er forventet i slutten av 2022. 


 

Ny stilling i Greensight

Helt til slutt kan vi informere om at Greensight har en nyopprettet stilling innen maritime hydrogenbaserte energiløsninger.  Den nye stillingen vil bidra til å øke Greensight sin kompetanse innen maritime applikasjoner.  Se mer her


Vil du holde deg oppdatert på utviklingen i hydrogenmarkedene? Du kan melde deg på vårt nyhetsbrev her. Kontakt oss for en oversikt over eksisterende og planlagte prosjekter i Norge og verden: greensight@greensight.no

hydrogen investments marketcap

Investments in publicly traded hydrogen companies is charging up

Over the past 6 months the market capitalization of publicly traded hydrogen focused companies have more than doubled.

What is causing this recent increase in market capitalization and share prices?

(mer…)