Elektrolysörer som flexibilitetsresurs i ett framtida elnät : Möjliggörande av nyanslutningar utan krav på nätförstärkning för effektivt nyttjande av regionnätets kapacitet

Sammanfattning

I ett energisystem med ökad elektrifiering och fler intermittenta elproducenter blir ett flexibelt elnät allt viktigare. Samtidigt förväntas antalet elektorlysanläggningar i svenska regionnät öka till följd av ökad efterfrågan på fossilfria bränslen, vilket medför nya, betydande laster. Därmed finns anledning att undersöka olika elektrolysteknikers egenskaper för flexibilitet och deras respektive möjlighet att utgöra flexibilitetsresurser i regionnätet. Detta i syfte att öka nyttjandet av nätkapaciteten samt möjliggöra integrering av fler elektrolysanläggningar och nyanslutningar utan, eller i väntan på, nätutbyggnad. Genom en litteratur- och intervjustudie kartlades fyra huvudsakliga tekniker för vätgasframställning; AEL, PEM, AEM och SOEC, samt deras förmåga till flexibel produktion. Vidare identifierades hur de olika teknikernas vätgasproduktion och livslängd påverkas av dynamisk drift och därmed deras potential som flexibel resurs i elnätet. Slutligen utvecklades nio driftfall som undersökte olika flexibilitetsscenarier och de respektive teknikernas prestanda i dessa fall. Därmed kunde identifieras hur elektrolysörerna kan bidra till hantering av tre problemområden i elnätet: kapacitetsbrist, spänningsstabilitet och regionalt nätvärn, samt hur dess flexibilitet kan anskaffas i regionnätet och vilka aspekter som bedöms viktiga att beakta vid dynamisk drift. Studien fastslår att AEM och PEM är de tekniker som påvisar bäst flexibla egenskaper genom snabba start- och ramptider. AEL uppvisar något sämre flexibla egenskaper och SOEC är den teknik som påvisar sämst flexibilitet. Vidare pekar studien på att dynamisk drift troligen påverkar samtliga tekniker negativt genom lägre effektivitet och livslängd. Däremot framstår AEL och PEM som mest känsliga, medan AEM uppvisar lägst känslighet. För SOEC framstår påverkan främst bero på stora temperaturvariationer vid avstängning och uppstart, snarare än dynamisk drift i sig. Däremot understryks att SOEC och AEM fortfarande är nya tekniker och forskning kring dess flexibilitet är begränsad. Vidare påvisas även att teknikerna kan bidra till hantering av de tre identifierade problemområdena, i varierande grad beroende på teknik, där AEM och PEM återigen innehar störst möjligheter att bidra till samtliga tre problemområden. För AEL, och främst SOEC, finns fler osäkerheter. Anskaffning av elektrolysörernas flexibilitet kan ske på olika sätt där samtliga tekniker kan anskaffas på lokala flexibilitetsmarknader eller genom villkorade avtal, då hänsyn kan tas till teknikernas respektive förutsättningar för flexibilitet. För kapacitetsåtgärd bedöms PEM och AEM vara mest lämpade. Slutligen fastslås att driftstrategier såsom hybridlösningar och minimering av antalet start- och stoppcykler kan bidra till minskad degradering samtidigt som flexibilitet möjliggörs.