H2 Green Steel satsar på fossilfritt stål – men slopar pilotsteget

Bolaget dök upp som en blixt från en klar himmel. Med Northvolt-veteranerna Harald Mix och Carl-Erik Lagercrantz i laguppställningen presenterade H2 Green Steel i februari i år sina planer på fossilfri ståltillverkning i Norra Svartbyn utanför Boden.

Tanken är att använda vätgas som reduktionsmedel för att separera syret från järnmalmen, i en process som kallas direktreduktion. Det är alltså precis samma metod som SSAB, LKAB och Vattenfall redan har investerat i under projektnamnet Hybrit. Deras pilotanläggning i Luleå drog nyligen igång.

Men till skillnad från dessa tre jättebolag tycker inte H2 Green Steel att det behövs ett pilotsteg. Målsättning är att tillverkningen i Norra Svartbyn drar igång 2024, alltså två år innan SSAB ska ha fossilfri stålproduktion igång i kommersiell skala. Senast 2030 siktar H2 Green Steel på att en årlig ståltillverkning om fem miljoner ton.

När Hybritsamarbetet drog igång pekade SSAB:s teknikchef Martin Pei på att direktreduktion med enbart vätgas bara hade testats i enstaka mindre försök. Därför behövde metoden verifieras i större skala.

– Det finns inget storskaligt direktreduktionstorn som har gått på hundra procent vätgas, det har han rätt i, säger Maria Persson Gulda, teknikchef på H2 Green Steel.

”Ger trovärdighet också till vårt projekt”

Att H2 Green Steel ändå vågar satsa på produktion direkt handlar om att direktreduktion som process är väl beprövad sedan ungefär 60 år tillbaka. Men då är det naturgas som har varit reduktionsmedlet. Naturgas reformeras till vätgas och kolmonoxid och båda gaserna reagerar med järnmalmen. Kolmonoxiden ger också ifrån sig energi, vilket underlättar processen.

Det finns dock exempel på anläggningar som har använt en hög andel vätgas.

– Direktreduktion med upp till 90 procent vätgas har visat att det går. Och storskaliga anläggningar som går på 70 procent vätgas är igång. Jag ser teoretiskt att det fungerar och att det har testats ute i världen, säger Maria Persson Gulda.

H2 Green Steels direktreduktion ska drivas med 100 procent av vätgas. Men teknikchefen håller öppet för att det i vissa fall kommer att tillföras en kolinnehållande gas i processen eftersom kol behövs som legering för att stålet ska bli tillräckligt formbart och härdbart. Den kan tillsättas antingen i direktreduktionstornet eller i nästa steg, när järnet ska smältas i ljusbågsugn.

Bygger er process på Hybrits erfarenheter?

– Det faktum att de har hållit på med konceptet sedan 2016, står fast vid det och vill accelerera, ger trovärdighet också till vårt projekt. Det och en rad andra satsningar ute i världen, säger hon.

”En revolution inom stålindustrin”

H2 Green Steel siktar på att sälja sitt stål till Europas bilindustri samt vitvaruutvecklare, möbelfabriker och byggindustri. Bolaget ser sig inte som en konkurrent till Hybrit.

– Årsproduktionen av platt stål i Europa är cirka 100 miljoner ton, det är en enorm marknad. Jämfört med det är vi bara en spott i Atlanten. Jag tror att vi och Hybrit kommer att ha väldigt mycket nytta av varandra, säger Maria Persson Gulda.

För själva tillverkningen har H2 Green Steel inspirerats av amerikanska så kallade mini-mills, mindre stålverk som bygger på integrerade processer. När smältning, gjutning och valsning sker nära varandra kan stålet bearbetas medan det fortfarande är varmt. På så sätt sparas energi och pengar.

– Mini-mills var en revolution inom stålindustrin i slutet av 80-talet. De var så mycket mer kostnadseffektiva att de stora traditionella anläggningarna hade svårt att konkurrera, berättar Maria Persson Gulda.

Planen är att järnsvampen, de små porösa järnkulor som blir resultatet av direktreduktionsprocessen, ska smältas i flera elektriska ljusbågsugnar i anläggningen utanför Boden.

Ny kraftledning på plats nio år efter produktionsstart

I ljusbågsugnar måste man smälta en omgång i taget, i en så kallad batch-process, men genom att ha flera ugnar räknar H2 Green Steel med att ändå kunna åstadkomma en kontinuerlig gjutnings- och valsningsprocess.

– Genom en sådan process kan vi elektrifiera valsningssteget, vilket annars är svårt att göra i ett traditionellt stålverk för det är så höga temperaturer man måste komma upp i. Eftersom stålet redan är varmt behöver vi inte tillföra så mycket energi, säger Maria Persson Gulda.

Inledningsvis är planen att använda 60 procent stålskrot och 40 procent järnsvamp som råmaterial i ståltillverkningen. Skrotet innebär inte bara att använt stål återvinns utan minskar också behovet av el till elektrolysörerna som ska tillverka vätgas till direktreduktionen.

– En produktion med 100 procent järnsvamp hade kostat för mycket i el, kommenterar Maria Persson Gulda.

Men det är ändå ganska stora mängder el som kommer att behövas i Norra Svartbyn. Bolaget räknar med ett effektbehov om 2 GW och 12 TWh el varje år från cirka 2026. Det motsvarar knappt åtta procent av Sveriges samlade elproduktion förra året.

Enligt den systemansvariga myndigheten Svenska kraftnät finns det en överhängande risk att både H2 Green Steels och Hybrits satsningar blir försenade på grund av att nya kraftledningar inte kommer att bli klara i tid. Svenska kraftnät planerar för en ny ledning till Norra Svartbyn men den bedöms inte vara klar förrän nio år efter H2 Green Steels produktionsstart.

Världens största elektrolysörpark

Teknikchefen verkar dock inte alltför stressad över elfrågan. Hon anser att processen för att förstärka elnätet måste effektiviseras men upplever också att bolaget har ett gott samarbete med inblandade aktörer.

– Det är klart, när allt inte ligger i dina händer kan det komma en oro. Men det är inte så att jag inte kan sova, säger hon.

En annan elrelaterad fråga handlar om ljusbågsugnarna. De kan ge upphov till flimmer på elnätet och har kallats för ”det värsta man kan koppla in på elnätet.”

– Det finns några olika sätt man kan minska problemet, vi tittar på lösningar och har inte bestämt exakt hur vi ska göra än. Men det lutar åt att vi satsar på DC-ugnar, som är lindrigare för elnätet än AC-ugnar, och att vi använder flera ugnar som körs i lite osynk, istället för en stor, säger Maria Persson Gulda.

Den stora elslukaren i stålsatsningen är elektrolysörerna, där vatten spjälkas till vätgas och syrgas. Enligt H2 Green Steel kommer deras elektrolysörpark om 800 MW att vara världens största när den tas i drift, 40 gånger större än den största som finns i dag.

Det finns flera olika tekniker som kan användas i elektrolysörer. H2 Green Steel har tre av dem i sikte: Den alkaliska, protonutbytesmembrantekniken (PEM) samt högtemperaturelektrolys.

”Det största som har hänt Boden”

Bolaget har ännu inte bestämt exakt vilka tekniker som ska köpas in. Men det är tydligt att teknikchefen vill använda alla tre.

– Den alkaliska är väletablerad och har bäst effektivitet i dag och lägst kapitalkostnad. PEM är lite dyrare och lite mindre effektiv i dag, men på väg upp, och är snabbare på att rampa upp och ned vätgasproduktionen och därför ypperlig för att hjälpa till i elnätet, säger Maria Persson Gulda.

Minst beprövad av de tre teknikerna är högtemperaturelektrolysen. Den arbetar i betydligt högre temperatur än de övriga och behöver extern tillförsel av värme.

– Vi skulle kunna använda ångan från ljusbågsugnen för att få högre effektivitet på vår vätgas. Då behöver vi stoppa in mindre el för att få vätgas. Än så länge är tekniken väldigt mycket dyrare, men om man får ned kostnaden är den betydligt bättre för vår process, säger Maria Persson Gulda.

På väggen i kontorslokalerna på Östermalm i Stockholm hänger en plansch med citatet från Bodens kommunalråd Claes Nordmark: ”Det här är det största som har hänt Boden sedan Bodens fästning.”

”För spännande och viktigt för att säga nej”

I det norrbottniska samhället har samråd hållits med allmänheten om H2 Green Steels planer.

– Vi har alltid känt oss väldigt välkomna i Boden. Visst finns det sakfrågor vi tar med oss från samrådet, det är inte så att allt är utan frågetecken. Men i stort tror jag att det finns en samsyn och en gemensam tro på det vi ska åstadkomma.

Vilka frågetecken har lyfts av allmänheten?

– Tillgång till olika naturområden, till exempel, så att man kan fortsätta att ha sitt friluftsliv, säger Maria Persson Gulda.

Ståluppstickarens teknikchef är utbildad i teknisk fysik i USA, med en doktorstitel från Harvard. Tidigare har hon arbetat som konsult på Mc Kinsey, bland annat inom stålindustri och vätgasproduktion.

Varför valde du att hoppa på satsningen på H2 Green Steel?

– Det var så många ingredienser som jag brinner för. Det var för spännande och viktigt för att säga nej till. Jag har två små barn hemma och vill att de ska kunna gå ut i naturen i framtiden. En värld utan stål tror jag blir väldigt svårt, men det finns möjligheter att ställa om. Så låt oss göra det, säger hon.