Nýr orkumarkaður

Á kjörtímabilinu, sem rennur sitt skeið á enda á þessu ári, 2021, hefur ekki verið fitjað upp á umtalsverðri nýbreytni á orkusviðinum, sem fallin er til að stækka orkumarkað íslenzkra virkjunareigenda, nema sú merkilega verkfræðilega þróun í átt til mjög aukinnar nýtni frumorkunnar, sem átt hefur sér stað hjá HS Orku í Reykjanesvirkjun, þar sem afl- og orkuaukning um 30 % frá virkjun mun eiga sér stað að óbreyttri gufuöflun, ef kynnt áform ganga eftir. Áður hafði Landsvirkjun hafið endurbætur á virkjunum sínum í Soginu og í Þjórsá/Tungnaá til bættrar nýtingar og stýringar.  

Þetta er ljómandi dæmi um þá verkfræðivinnu, sem á sér stað á meðal allra virkjanafyrirtækja og stórorkunotenda á Íslandi til að auka orkunýtni, straumnýtni og nýtingu búnaðar til aukinnar framleiðslu.  Höfundur þessa pistils vann með góðum samstarfsmönnum ekki aðeins að framleiðsluaukningu með nýjum viðbótar búnaði, heldur einnig að bættri nýtingu gamals búnaðar til framleiðsluaukningar með uppsetningu þéttavirkja til hækkunar aflstuðulsins, cosphi, auknum símælingum og sjálfvirknivæðingu. Með því móti var hægt að flytja meira raunafl til spenna og afriðla.  

Það hefur hins vegar ekki verið fitjað upp á nýjum markaði hérlendis á kjörtímabilinu og alennt ríkt deyfð yfir orkugeiranum. Landsnet og orkuvinnslufyrirtækin hafa fjárfest fremur lítið, enda mannvirkin ekki verið fullnýtt vegna slæmrar samkeppnisstöðu orkukaupendanna.  Grunnur að kísilverinu á Bakka var lagður áður, og fjarað hefur undan orkukaupum gagnaveranna.  Orkukerfi landsins er alls ekki keyrt á fullum afköstum.  Þar munar sennilega um 10 % eða 2 TWh/ár.  Þar gæti verið um að ræða 8 mrdISK/ár tekjutap m.v. meðalorkuverð frá virkjun (án flutningsgjalds).  Fyrir utan Kófið er meginskýringin á ófullnægjandi nýtingu fjárfestinganna í orkukerfinu í heild yfirverðlagning á raforku.  Þetta hefur komið fram hjá talsmönnum iðnfyrirtækja í áliðnaðinum, járnblendinu og kísiliðnaðinum auk talsmanna gagnaveranna.  

Þetta er algerlega ótæk staða.  Þegar efnahagskreppa er í landinu með metatvinnuleysi, þá sjá stórir raforkukaupendur sig tilneydda að draga saman seglin m.a. út af ósamkeppnishæfu raforkuverði, sem sumir þeirra búa við.  Þetta hefur magnað efnahagssamdráttinn og aukið við atvinnuleysið.  Í ljósi þess, að ríkið er aðalgerandinn á birgjahlið orkumarkaðarins á Íslandi, verður að skella skuldinni að miklu leyti á ríkisstjórnina. Hún sem fulltrúi eigendanna verður að taka að sér að leiðrétta þann vitlausa kúrs, sem tekinn hefur verið og leiddur er af hinu markaðsráðandi fyrirtæki, Landsvirkjun. Nú hefur komið í ljós, að núverandi verðlagningarstefna Landsvirkjunar leiðir til verðs til stóriðju, sem er 75 % hærra en núverandi verð til ON til NA (án flutningsgjalds). Er undarlegt, þótt LV hafi verið kærð til Samkeppniseftirlits fyrir markaðsmisnotkun ?Til að koma hjólunum aftur á fullan snúning hjá stórum raforkukaupendum þarf að lækka hæsta raforkuverðið til samræmis við það, sem gerzt hefur hjá samkeppnisaðilum, t.d. annars staðar í Evrópu. 

Dæmi um þvermóðskuna, sem þarf að yfirstíga, er, að Norðurál hefur óskað eftir raforkusamningi við Landsvirkjun til a.m.k. 15 ára m.v. grunnverð nálægt núverandi meðalverði til stóriðju á Íslandi og álverðstengingu raforkuverðsins.  Slíkur samningur leysi af hólmi samning um Nord Pool verð, sem á s.l. ári var mun lægra en þetta meðalverð.  Gangi þetta eftir mun Norðurál treysta sér til að hefja þegar í stað fjárfestingar á Grundartanga í steypuskála sínum upp á allt að mrdISK 15 til að auka verðmæti afurðanna (álsívalningar).  Þetta mun skapa heilmikla vinnu á Grundartanga, bæði á framkvæmda- og rekstrartíma. Það er reginhneyksli í núverandi stöðu atvinnumála, að þetta mál skuli ekki hafa notið atbeina ríkisvaldsins til að verða að veruleika nú þegar. Efnahagslífið sárvantar beinar erlendar fjárfestingar.

Ferðamála-, nýsköpunar- og iðnaðarráðherra, Þórdís Kolbrún Reykfjörð Gylfadóttir, þingmaður Skagamanna, Borgfirðinga, Snæfellinga, Dalamanna, Vestfirðinga, Húnvetninga og Skagfirðinga, ritaði áferðarfallegan helgarpistil í sunnudagsútgáfu Morgunblaðsins 24.01.2021, m.a. til að sýna, að lífsmark væri með iðnaðarráðuneytinu.  Það er þægilegt að hafa áferðarfalleg áform, en það er enn mikilvægara fyrir ráðherra, ekki sízt í Kófinu, að framkvæma í núinu. 

Heiti pistilsins vísaði til framtíðar og var (auðvitað):

"Einstök tækifæri í orkumálum".

Hann hófst þannig:

"Grænar orkulindir eru ein dýrmætasta náttúruauðlind okkar Íslendinga. [Þá gefur auga leið, að nýta verður þessa auðlind sem allra bezt, annars er ekki um auðlind að ræða - það er ekki gert nú á vakt höfundar - innsk. BJo.]  Þær hafa fært okkur ómældan ávinning, sparað okkur stjarnfræðileg eldsneytiskaup til húshitunar, skapað dýrmæt störf og útflutningstekjur, hlíft andrúmslofti jarðar við gróðurhúsalofttegundum, skapað forsendur fyrir þróun hugvits og þekkingar á heimsmælikvarða og sett Ísland í fremstu röð þjóða heims, hvað varðar sjálfbæra orkunotkun."

Þetta er rétt hjá ráðherranum, þegar frá eru skilin hástemmd lýsingarorð eins og ómældur og stjarnfræðilegur.  Ávinningurinn af orkulindum landsins er frá fyrstu virkjun þekktur með sæmilegri nákvæmni og sparnaðurinn, sem felst í að leysa jarðefnaeldsneyti til húsahitunar af hólmi með rafmagni vatsfalla og jarðhita úr iðrum jarðar er ekki stjarnfræðilegur, þótt hann sé mikill, enda var um að ræða viðameiri orkuskipti en framundan eru.

Árið 2018 stóð jarðhiti undir 64 % frumorkunotkunar á Íslandi, en notkun hans skiptist á milli hitaveitu til húsnæðishitunar og raforkuvinnslu með jarðgufu.  Vatnsorka til raforkuvinnslu stóð undir 18 % frumorkunotkunar, olíuvörur stóðu undir 16 % og kol 2 %.  Verkefni orkuskiptanna framundan nemur þannig aðeins 18 % heildarorkunotkunar landsmanna.  Hjá mörgum þjóðum er þessu öfugt farið.  Þær þurfa að leysa um 80 % frumorkunotkunar sinnar af hólmi með endurnýjanlegum orkugjöfum.  

"Áhugi á möguleikum græns vetnis og rafeldsneytis fer líka hratt vaxandi, og víða er mikill þungi í þeirri þróun.  Þetta er fagnaðarefni frá sjónarhóli loftslagsmála, en minnir okkur líka á, að sterk staða okkar í alþjóðlegum samanburði er ekki sjálfgefið náttúrulögmál." 

Þarna drepur ráðherrann á vetnisvinnslu, en því miður er ekki nokkurt kjöt á beinunum.  Ýmislegt bendir þó til, að næsta umfangsmikla þróun markaðar fyrir íslenzka frumorku geti verið vetnisvinnsla með rafgreiningu vatns.  Það er bágborið, að ráðherrann skuli ekki geta minnzt á hugmyndir sínar um þessa þróun, sem gæti verið á næstu grösum, þegar litið er til nágrannalandanna.  Norðmenn eru með áform á prjónunum, ekki um hefðbundna vetnisvinnslu úr sínu jarðgasi, heldur um "græna" vetnisvinnslu. 

Á Englandi er að opnast stór markaður fyrir íslenzkt vetni, því að Englendingar ætla að leysa jarðgas af hólmi með vetni til húsnæðishitunar.  Iðnaðarráðuneytið hlýtur að hafa einhvern metnað í þessum efnum.  Næg er óvirkjuð frumorka á Íslandi til að hasla sér völl á þessum markaði, hvort sem eru vatnsföll, jarðgufa eða vindur, eða á að láta ofstækismenn komast upp með að friða allt saman.  Þá fer að styttast í að friða þurfi íslenzka "homo sapiens"-stofninn og hafa til sýnis sem víti til varnaðar. 

"Rammaáætlun er auðvitað fíllinn í herberginu.  Ég hef ekki farið leynt með þá skoðun mína, að það ferli þurfi að endurskoða og einfalda, til að það geti þjónað tilgangi sínum."

 Orkumálastjóri varpaði ljósi á það í jólahugvekju sinni 2020, hvers konar örverpi ríkisvaldinu hefur tekizt að unga út til að aðgreina virkjanakosti í 3 flokka.  Þetta stjórnkerfi er óskilvirkt, torskiljanlegt og með slagsíðu í átt að vernd.  Iðnaðarráðherra samþykkti megingagnrýni Orkumálastjóra.  Kerfið er ónothæft, t.d. vegna óskilvirkni.  Það er ekki nóg, að ráðherrann bíði með hendur í skauti, sáróánægð með þennan flöskuháls, henni ber þá að koma með tillögu að öðru og betra fyrirkomulagi.  Það hefur hún ekki boðað. Það er einboðið að auka við hlutverk Orkustofnunar við útstikun virkjanakosta.  Ef hlutlægt mat hennar sýnir, að lítil sem engin óvissa sé um, að rök fyrir virkjun vegi þyngra en verndun, megi halda áfram með virkjanaundirbúning og lögformlegt umhverfismat, en ef vafi leikur um, hvort vegi þyngra virkjunar-eða verndarrök, skal þverfaglegur hópur á vegum iðnaðarráðuneytis og umhverfisráðuneytis vinna að rannsóknum, sem eytt geti óvissunni.  Alþingi staðfesti allar niðurstöður um virkjanakosti að afli 50 MW eða meira.

"Orkustefnan felur m.a. í sér tímamóta-framtíðarsýn um, að Ísland verði óháð jarðefnaeldsneyti árið 2050, sem er risastórt hagsmunamál, bæði umhverfislega, en ekki síður efnahagslega.  Mér vitanlega er Svíþjóð eina landið, sem hefur sett fram sambærileg markmið.  Þetta er því markmið á heimsmælikvarða, og nú veltur það á okkur að fylgja því eftir. Við eigum raunhæfa möguleika á að verða algjörlega orkusjálfstæð, sem væri stórkostlegt, bæði í efnahagslegu og umhverfislegu tilliti. 

Hitaveituvæðingin var eins konar "tunglskot" okkar Íslendinga á sínum tíma; gríðarlega metnaðarfullt verkefni, sem tók nokkra áratugi að framkvæma.  Framtíðarsýnin um að verða óháð jarðefnaeldsneyti er okkar næsta tunglskot í orkumálum." 

Það er skot hátt yfir markið að jafna því við "tunglskot" og hitaveituvæðingu að gera 18 % frumorkunotkunar landsmanna sjálfbæra á 30 árum.  Það er líka villandi að gefa í skyn, að þessi mál velti nú algerlega á "okkur".  Framvindan veltur á tækniþróuninni, og hún er ekki í höndum Íslendinga.  Rafvæðing bílaflotans er hafin (pistilhöfundur keypti sér alrafknúna eðalreið 2020), en tæknin er enn ekki tilbúin til að leysa dísilvélar vinnuvélanna af hólmi, og enn lengra er í, að millilandaskip og millilandaflugvélar sigli og fljúgi um án þess að losa koltvíildi út í andrúmsloftið.  Tilraunir með hvort tveggja munu líklega hefjast af krafti á þessum áratugi. 

 

Til þess að fá hjól efnahagslífsins til að snúast aftur af krafti á Íslandi þarf fernt: orku, fjármagn, þekkingu og markað. Af frumorku er nóg og einnig af margs konar þekkingu, en það vantar fjármagn tengt sérhæfðri framleiðsluþekkingu og markaðssamböndum.  Hins síðast nefnda afla þjóðir sér með beinum erlendum fjárfestingum, og þær bráðvantar á Íslandi, og hefur svo verið um hríð.  Það eru ýmsar skýringar á því, s.s. dýrir flutningar, dýrt vinnuafl og hátt orkuverð.  Hinu síðast nefnda getur eigandi helztu orkufyrirtækjanna, t.d. Landsvirkjunar og Landsnets, kippt í liðinn án   vandkvæða, því að raforkan er hér að nokkru leyti verðlögð hátt yfir því marki, sem nauðsynlegt er vegna kostnaðar við öflun hennar, og arðsemiskrafan á Landsnet er allt of há.  Aðgerðarleysi í þessum efnum er dýrkeypt, því að það seinkar raunverulegum viðsnúningi í hagkerfinu.

Nú er að verða ljóst, að vetni mun leika talsvert hlutverk í orkuskiptum 21. aldar, þegar mannkyn segir skilið við jarðefnaeldsneytið, sem olli byltingu í lífskjörum þess frá iðnbyltingu 18. aldar og fram á vora daga.  Menn hafa ekki verið vissir um, hvernig þetta mætti eiga sér stað í fluginu, en nú eru línur þar að skýrast. 

Það er ekki nýtt af nálinni að nota vetni til að knýja flugvélar.  1950-1960 gerði bandaríski flugherinn leynilegar tilraunir með þetta á Flórída í verkefninu "Suntan".  Þær tókust að miklu leyti, því að þotuhreyflarnir voru knúnir með bruna vetnis, en vetnisvinnslan, flutningur og geymsla þess, reyndust vera of dýr á þeim tíma. 

Vetni er í eðli sínu álitlegt fyrir flugið, því að orkuþéttleiki þess í kWh/kg er þrefaldur á við flugvélaeldsneytið kerosen (steinolíu).  Tilraunir héldu þess vegna áfram.  Tupolev flugvélaverksmiðjurnar gerðu tilraunir í Rússlandi á síðasta áratugi Ráðstjórnarríkjanna (1981-1990), og Boeing gerði tilraunir upp úr síðustu aldamótum.  Ekkert heppnaðist, enda er vetni rúmtaksfrekt.  Það þarf að geyma það undir þrýstingi eða að breyta því í vökva (kæla og þrýsta), og engir innviðir eru til að framleiða grænt vetni og flytja það. 

Nú hafa aðstæður breytzt.  Þrýstingur er á flugfélögin að draga úr losun koltvíildis með því að brenna minnu af kerosen.  Mikill árangur hefur náðst við að auka nýtni hreyflanna.  Hafinn er undirbúningur að því að koma á legg innviðum fyrir aðra notkun, t.d. húshitun og fyrir samgöngutæki á landi og e.t.v. á sjó líka.  Einkum hafa asískir bílaframleiðendur sýnt vetni áhuga og á engan er hallað, þótt Toyota sé nefnt í því sambandi.  Þetta hefur vakið áhuga frumkvöðla innan flugvélasmíði. 

Verkefnið Suntan nýtti vetnið, eins og kerosenið er notað, en margar flugvélar eru knúnar skrúfuhreyflum, og rafhreyflar geta knúið þá.  Rafhreyflana má straumfæða frá rafgeymum eða efnarafölum (fuel cells), þar sem orka vetnis er leyst úr læðingi við bruna.  Það er 19. aldar tækni, vel þekkt og stöðugt í framþróun varðandi nýtnina.  

Brezkt fyrirtæki, ZeroAvia, breytti Piper M flugvél, setti í hana rafhreyfil, knúðan vetnisrafala, og mun hafa prufuflogið henni 400 km í desember 2020, og í vor á að fljúga henni á milli Orkneyja og fastalands Skotlands.  Fyrirtækið áformar að hafa 20 sæta flugvél tilbúna til reynslu í ár, 2021.  Stefnt er að flughæfnisskírteini til farþegaflutninga á viðskiptagrundvelli árið 2025. 

Á hæla Bretanna koma Þjóðverjar í H2Fly-félaginu, sem er sprotafyrirtæki DLR, Rannsóknarmiðstöðvar þýzkra flugrannsókna.  Í Bandaríkjunum hefur rafhreyflafyrirtækið magniX gert samstarfssamning við Universal Hydrogen í Los Angeles um að breyta 40 sæta Havilland Canada Dash 8-300 vél fyrir vetnisrafala og rafhreyfla.  Áætlunin er að vera tilbúin á markað árið 2025.  Það er mjög líklegt, að á þessum áratugi muni koma vetnis- og rafknúnar flugvélar til Íslands og hefja flug með almenna farþega, jafnvel áætlunarflug.  Það mun styrkja innanlandsflugið í sessi, ekki sízt Reykjavíkurflugvöll.  

Stærri flugvélar þarfnast fjölbreytilegra lausna, því að hvorki rafgeymar né vetnisrafalar geta gefið nægilegt afl fyrir flugtak og lendingu þeirra.  Fyrir lendingu og flugtak þarf að hverfa aftur til Suntan verkefnisins og nýta vetnisbruna í hverflum, en fljúga þess á milli með orku frá vetnisrafölum.  Þetta fyrirkomulag er nú komið í þróunarferli hjá Airbus með verkefninu ZEROe, þar sem hannaðar eru 3 flugvélar með einum gangi í farþegarými fyrir stuttar vegalengdir.  Fyrsta flugvélin á að geta flutt 100 farþega allt að 2000 km, önnur á að geta tvöfaldað þessar tölur.  Sú þriðja er enn á hugmyndastigi, en hún á að vera þríhyrningslaga til að geta flutt nægt vetni langar leiðir.  

Airbus ætlar að setja fyrstu vetnisknúnu farþegavélarnar á markað 2035.  Fyrirtækið á að njóta ríkisstuðnings frá Bretlandi, Þýzkalandi, Frakklandi og Spáni við þessa þróun.  Boeing hefur enn ekki sett sig í sömu stellingar, enda enginn hljómgrunnur í Hvíta húsinu til skamms tíma til að vinna að minnkun losunar gróðurhúsalofttegunda út í andrúmsloftið.  Þar varð kúvending 20. janúar 2021, og Bandaríkin hafa aftur lýst vilja sínum til skuldbindinga við Parísarsáttmálann 2015.  Það er nú líklegt, að bandaríski ríkissjóðurinn muni styrkja rannsóknir og þróun Boeing á vetnisknúnum flugvélum, og þá mun nú færast fjör í leikinn, þegar Bandaríkin fara að nýta sitt gríðarlega vísindalega og tæknilega afl á sviði orkuskipta fyrir flugið.  

 

 

Athugasemdir

[Birgir Loftsson, 1.2.2021 kl. 18:16]

Frábær grein hjá þér Bjarni og þú hefur 100% rétt fyrir þér.  En varðandi vetnið, hvað er markaðsverðið á grænu vetni? Það er að segja á 1 kg? Bláa vetnið er mjög ódýrt og í raun þyrftu orkusalarnir að lækka taxta sína umtalsvert.

Það kostar ekki bara sitt að framleiða eldsneytið, það þarf að flytja það og Ísland er dálítið langt frá meginlandi Evrópu og taxti skipafélagana er hár.

[Bjarni Jónsson, 2.2.2021 kl. 13:31]

Sæll, Birgir; Veltan á markaði græns vetnis er talin hafa numið mrdUSD 0,82 með 220 kt árið 2020.  Það gefur 3,7 USD/kg að jafnaði.  Til samanburðar er verð á vetni úr jarðgasi undir 1,0 USD/kg.  Flutningskostnaður er umtalsverður, eins og þú nefnir, og kemur til viðbótar.  Markaðurinn stækkar hratt, og er áætlað, að hann muni vaxa um 14 %/ár næstu árin.  Stærsti markaðurinn er í Þýzkalandi og Bandaríkjunum, en enski markaðurinn er að verða áhugaverður líka fyrir framleiðendur hérlendis.  Málmvinnslufyrirtæki nota vetni til að málmhreinsunar, og sementframleiðendur eru að kanna, hvort þeir geti dregið úr losun CO2 með H2.  Gasveiturnar verða stórir notendur.  

[Birgir Loftsson, 3.2.2021 kl. 08:32]

Takk fyrir svar þitt Bjarni. 220 kt er?  Varðandi kg verðið, þá hef ég lesið að það sé um $6 á kg. En er það EXW eða CIF?  Það kostar um $1,13 að flytja kg af vetni með íslenskum skipafélögum til Rotterdam, þannig að flutningsverði skiptir miklu máli. Erlendis sjá hafnir eins Rotterdam og Antwerp um að leiða það í pípum til iðnfyrirtækja í nágrenni við hafnarsvæðið.

[Bjarni Jónsson, 3.2.2021 kl. 17:44]

Sæll, Birgir.  k=1000, svo að framleiðsla græns vetnis nam 220 þúsund tonnum árið 2020.  3,7 USD/kg er exw í heildsölu.  Þá er líklegt, að smásöluverð sé um 6 USD/kg, komið til notanda.  Það þarf að ná þessum flutningskostnaði frá Íslandi niður með magnsamningum til langs tíma.  Svo er líka hugsanlegt, að spurn verði eftir ammoníaki.  Þá verður köfnunarefni unnið úr andrúmsloftinu og blandað vetni.