Grön ammoniak i Norra Sverige : Konceptstudie kring förutsättningar för grön ammoniakproduktion i Norra Sverige

Sammanfattning: Europeiska Unionen presenterade den 8 juni 2020 sin vätgasstrategi i syfte för att minska koldioxidutsläppen. Det unionen vill uppnå med sin vätgasstrategi är att uttnytja konceptet Power-to-X där elektricitet omvandlas till energi. Om elektricitetkällan kommer från förnyelsebar energi kommer grön vätgas produceras. Problemet med vätgas idag är lagring, transport och hanteringstrukturen för ämnet men vätgas kan lagras i flertal applikationer. En av de mest lovande lagringsalternativen är ammoniak som bildas när vätgas med kvävgas reagerar med varandra via ammoniaksyntes. Eftersom vätgasproduktionen idag använder fossila bränslen kommer även dess applikation göra det, men med grön vätgas kommer dess applikation även att bli grön. Idag står ammoniakproduktion för 2 % av fossilbränsleanvändning globalt och frigör mer än 400 miljoner ton CO2 årligen. Dessa utsläpp skulle försvinna om produktionen av ammoniak gjordes med Power-to-X konceptet. Syftet med detta examensarbete är att undersöka förutsättningarna ur ett ekonomiskt, tekniskt och säkerhetsmässigt hållbart Power-to-X koncept i form av en Grön Ammoniakanläggning i Norra Sverige. Det innebär att processer för en ammoniakproduktion skall analyseras ur ett teknisk synvinkel där fokus på funktion mot grön ammoniak är i fokus. Den ekonomiska synvinkeln innebär vad kapitalkostnaden (CAPEX) blir för anläggningen samt driftkostnaden (OPEX) som processen får. Arbetet innehåller först en analys av de processer som krävs för att kunna producera ammoniak. Därefter en analys över möjliga tekniker för dessa processer, hur väl de fungerar mot grön ammoniak och vilka antaganden som är i detta arbete. Anläggningen skulle vara storskalig vilket innebär en produktion på 500 ton NH3 $/dag. Det är även antaget en kontinuerlig eltillförsel samt att elnät redan är tillgänglig. Detta gav att vätgasproduktionen gjordes med en PEM-elektrolys, där kvävgas fås från kryogen destillation och ammoniak produceras med HB-processen. Resultatet visades att anläggningens CAPEX och OPEX blev 2 820 MSEK respektive 1 272 MSEK/år. Den dominerande faktorn för kapitalkostnaden var för vätgasproduktion som utgjorde 60 % av CAPEX. Den höga kostnaden för PEM-elektrolys är dels för att utvecklingen av processen inte är fullbordad, där utvecklingen för tekniken skulle kunna ge en stor kostnadsreducering. Det elbehov som anläggningen kräver är 1,6 TWh och och utgör en påverkan på OPEX är 55,4 %. Den process som kräver mest energi är vätgasproduktionen vilket omfattar 94 % av hela anläggningens totala elbehov. En stor anledning till de dyra driftkostnaderna är elpriset. I detta arbete valdes elpriset till ett medelvärde för SE1 i Sverige under en 10 års period. I ett verkligt scenario hade vätgasproduktionen kunnat optimeras för uppnå billigare drift.