Vätgas ger Tyskland en chans att ta ledningen inom grön energi

I staden Duisburg i Tysklands industriella hjärta ligger ett stort stålkomplex som är en av Europas största förorenare. Men vid sidan av brukets ugnar och smältverk har tekniker utvecklat en maskin som snart kan spela en avgörande roll för att minska utsläppen av växthusgaser.

Genom att använda elektricitet för att dela vatten i dess två element producerar enheten, en testmodell som kallas en elektrolysör, väte, en kolfri gas som kan hjälpa kraftverk som den i Duisburg. Om de används allmänt kan enheterna hjälpa till att städa upp tung industri, såsom ståltillverkning, i Tyskland och på andra håll.

”Vi är kanske i en av de få mycket lovande industrierna där Tyskland har en betydande och mycket lovande bas”, säger Werner Ponikwar, vd för ThyssenKrupp Nucera, som tillverkar elektrolysörerna. Företaget delades av från ThyssenKrupp, en tysk ståljätte, 2023.

Nucera-projektet stöddes av en tysk statlig fond värd 700 miljoner euro, eller 746 miljoner dollar. Sammantaget har tyska delstater och federala regeringar öronmärkt 13,2 miljarder euro för investeringar i cirka två dussin projekt för att utveckla väte.

Konceptet med väte som en förnybar energikälla har funnits i flera år, men bara under det senaste decenniet har idén om dess potential att ersätta fossila bränslen för att driva tung industri tagit fart, vilket leder till ökade investeringar och framsteg inom tekniken.

Det stödet börjar ge resultat. Ägarna till några av världens mest ambitiösa projekt för ren energi, inklusive Shell, Europas största energibolag, och Saudiarabiens regering, har beställt mycket större versioner av två megawatts elektrolysör i Duisburg, eftersom de ser mot en kolfri industriella eran.

Washington öronmärkte mer finansiering som en del av incitamenten i president Bidens Inflation Reduction Act, 2022 års lag som erbjuder hundratals miljarder dollar för kolfri, eller grön, teknik. Department of Energy tilldelade Nucera ett anslag på 50 miljoner dollar förra månaden för att vidareutveckla produktionen av elektrolysatorer i gigawattskala för Nordamerika.

Så stora subventioner återspeglar insikten om att tekniken inte kommer att komma igång utan statligt stöd, säger Christoph Noeres, chef för grönt väte på Nucera, och pekar på mångmiljardlöftena för grönt stål och grönt väteprojekt från Berlin till Washington.

”Jag tror att de förstod att det nu måste vara storskaligt,” sa han.

Analytiker pekar på förmågan hos väte producerat med förnybar energi att minska koldioxidutsläppen från tung industri, inklusive ståltillverkning och långdistansresor med flyg eller sjö.

”Den enda anledningen till att vi inte bör tro på väte är om vi inte tror på avkolning helt och hållet”, säger Bernd Heid, som leder plattformen för klimatteknik på konsultföretaget McKinsey & Company. ”Det finns upp- och nedgångar och det går i vågor, men jag är övertygad om att vi är på en lång, stadig väg mot koldioxidutsläpp.”

Tyskland arbetar för att radikalt minska mängden koldioxid som släpps ut till 2045. Det kommer att innebära att man inte bara byter till koldioxidsnåla bränslen som el för uppvärmning och transporter, utan också att man hittar sätt att minska utsläppen från de smutsigaste industrierna, inklusive stål, gödsel och cement.

ThyssenKrupp planerar att använda väte för att så småningom hjälpa till att minska de 20 miljoner ton koldioxid som dess stålverk i Duisburg pumpar ut varje år, eller cirka 2,5 procent av Tysklands totala utsläpp. Företaget, som spårar sina rötter till den industriella revolutionen på 1800-talet, fann nyligen sin existens hotad av konkurrens från Kina och andra faktorer som undergrävde dess nyckelverksamheter, inklusive ståltillverkning.

Den 11 april meddelade ThyssenKrupp att man skulle minska produktionskapaciteten vid fabriken i Duisburg, som sysselsätter cirka 13 000 personer, med cirka 20 procent. Företaget nämnde höga energipriser och trycket att uppfylla koldioxidneutralitet bland skälen till minskningen.

ThyssenKrupps satsning på vätgas genom Nucera, som det äger drygt 50 procent av, visar att frön till ekonomisk tillväxt för tysk industri kan finnas i det industriella förfallets rustande landskap. Bland ThyssenKrupps affärer fanns en världsledande leverantör av utrustning för tillverkning av klor, en kemikalie med många användningsområden, inklusive i dricksvatten och simbassänger. Som det visar sig kan nya iterationer av dessa maskiner användas för att göra väte.

När intresset för att använda väte som ett rent bränsle växte, kom ThyssenKrupp-cheferna på att de kunde säkra en plats inom förnybar energi. ”Alla de funktioner som, jag skulle säga, vår bransch strävar efter har vi redan i våra fickor,” sa Mr. Ponikwar.

Att vara kopplad till ett välkänt företag som har hjälpt till att bygga fabriker och andra stora anläggningar runt om i världen har visat sig vara ett försäljningsargument för potentiella kunder. När CF Industries, en stor gödningsmedelstillverkare, bestämde sig för att investera i en elektrolysator för att hjälpa till att tillverka ammoniak med låga utsläpp vid en fabrik i Donaldsonville, La., var det ThyssenKrupps industriella meritlista som fick den att välja Nucera för att leverera en enhet på 100 miljoner dollar.

”Vi trodde att det gav den lägsta risken ur teknisk synvinkel och högsta prestanda och tillförlitlighet”, säger Tony Will, vd för CF Industries.

Liknande egenskaper ledde till att H2 Green Steel, en start-up baserad i Stockholm, valde ThyssenKrupp för att leverera vad som kan bli den största elektrolysören i Europa till en anläggning i norra Sverige som ska producera utsläppsfritt stål. Väldigt få potentiella leverantörer ”har musklerna” för att nå de prestationsmål som krävs, säger Maria Persson Gulda, teknologichef på H2 Green Steel.

Nucera har inte helt undgått nedgången inom förnybar energi, som har slagit upp aktierna i andra vätefokuserade företag som ITM Power i Storbritannien och Plug Power i USA. Bolagets aktier, som noterades till €20 i juli, har fallit till cirka €12.

Med högre räntor och inflation som höjer ekonomin för projekt för förnybar energi, har analytiker dragit tillbaka sina prognoser för införandet av väte. ”Allt är dyrare än man trodde från början”, säger Hector Arreola, huvudanalytiker för väte på Wood Mackenzie, ett energikonsultföretag.

Nucera sa i februari att försäljningen för kvartalet som slutade den 31 december ökade med 35 procent från ett år tidigare, till 208 miljoner euro.

Uppsvinget kom främst från leverans av elektrolysörer till Saudiarabien, där företaget levererar vad som kan bli världens största utbud av gröna väteproducenter som en del av ett projekt på 8,4 miljarder dollar i regionen Neom, den ambitiösa staden byggs av kronprins Mohammed bin Salman. Den saudiska regeringen äger 6 procent av Nuceras aktier.

Ekonomin för grönt väte bestäms till stor del av prislappen för elektrolysatorerna och kostnaden för volymerna kolfri elkraft som behövs för att driva dem. I ett försök att behålla energiledarskapet under de kommande åren har Saudiarabien stora ambitioner som väteexportör eftersom de kan producera billig solenergi i sina vidsträckta öknar. H2 Green Steel har säkrat ett lågkostnadskontrakt för vattenkraft, en annan grön källa.

Grönt väte som produceras av elektrolysörer tenderar att vara dyrare än så kallat grått väte, som är beroende av fossila bränslen och producerar utsläpp när det används i industrier som gödningsmedel och oljeraffinering. Ett experimentellt väteindex sammanställt av European Energy Exchange, en finansmarknad, fastställer grönt väte till ungefär åtta gånger kostnaden för europeiska naturgasterminer.

Will från CF Industries sa att den viktigaste energikostnaden för att tillverka hans gröna ammoniak skulle vara 600 dollar per ton – sex gånger så mycket som med grått väte. Han ställer upp kunder som är villiga att betala en premie för en grön produkt.

CF Industries sa att stöd för att tillverka väte under Biden-administrationens Inflation Reduction Act kan minska mycket av skillnaden.

Samtidigt tycks befintliga industriella aktörer sannolikt spela en nyckelroll i övergången till renare processer som använder väte och andra alternativ.

”Du behöver den kompetens som Europa – och särskilt Tyskland – har utvecklat under de senaste hundra åren” sa Mr Heid. ”Industriföretag har tekniken och de har kompetensen att skala upp den.”