Hydrogen-based storage solutions in the Nordic energy market

Abstract

Hydrogen-based storage solutions are becoming increasingly relevant in the Nordic energy market. The drive towards net-zero emissions push the implementation of renewable energy sources and with it the need for energy storage. Hydrogen storage offer a potential flexible and scalable approach to managing the daily and seasonal inconsistencies of renewable energy sources like wind and solar. Renewable energy production is also due to surpass energy demand within the coming decades. The potential overproduction of energy stored in hydrogen form, opens up the possibility of export and frequency reserves for the geographically detached North. Hydrogen can be stored in various phases, including gaseous, liquid, and solid-state, each with distinct advantages and challenges. Gaseous hydrogen storage, typically involving high-pressure tanks or underground caverns, is the most technically mature hydrogen storage method to date. Liquid hydrogen, on the other hand, offering higher energy density than gaseous hydrogen, presents opportunities for transportation, export and industrial applications. Whilst solid hydrogen storage opens a potential smaller scale and distributed energy storage, the technical readiness level is not equal to that of other storage methods.

The transition to hydrogen-based storage in the Nordic energy market depends heavily on the development of supportive infrastructure, economic viability, and policy frameworks. The domestic energy production of the Nordic countries plays a significant role in which storage method is implemented and to what scale. The integration of hydrogen storage technologies into the existing Nordic energy market is certain, however, in what form, scale and purpose varies greatly.

Vätgasbaserad energilagring blir alltmer relevant för den nordiska energimarknaden. Eftersträvan för en koldioxidneutral energimarknad främjar implementeringen av förnybara energikällor, vilket i sin tur ökar behovet av energilagring. Lagring av vätgas erbjuder potentiellt en flexibel och skalbar metod för hantering av dygns- samt säsongsvariationer förknippade med förnybara energikällor som vind och sol. Produktionen av förnybar energi förväntas också överstiga efterfrågan inom de kommande decennierna, och denna potentiella överproduktion öppnar upp möjligheter för export i format av vätgas för den geografiskt avlägsna Norden. Vätgas kan lagras i olika aggregationstillstånd, inklusive gas-, flytande och fast form, där varje form har sina unika fördelar samt utmaningar. Lagring av vätgas i gasform, som vanligtvis innebär lagringsutrymmen eller naturliga lagrings reservoarer, är den mest tekniskt mogna vätgaslagringsmetoden. Flytande vätgas, å andra sidan, erbjuder högre lagringstäthet än vätgas i gasform och möjliggör även användningen av vätgas inom transport, export och stål-industrin. Medan vätgaslagring i fastfas öppnar upp möjligheter inom småskalig användning även på mer avlägsna områden är tekniken inte lika utvecklad som för de andra lagringsmetoderna.

Övergången till vätgasbaserad energilagring inom den nordiska energimarknaden är beroende på utvecklingen av stödjande infrastruktur, ekonomisk lönsamhet och politiska initiativ. De nordiska länderna anses vara företrädare inom förnybar utveckling i såväl energiproduktion som energilagring. De har sinsemellan många likheter men även olikheter som gör den mer eller mindre lämpliga för vätgas lagring av olika slag. Den inhemska energiproduktionen i de nordiska länderna spelar en betydande roll i vilken och till vilken skala valda lagringsmetod kommer implementeras. Flera områden i Norden har möjligheter för naturlig vätas lagring i gasformat i uttömda naturgas reservoarer medan andra områden har flera metallgruvor mer lämpade för fast vätgas lagring. Den nuvarande energimarknaden i de nordiska länderna är även mycket monterbar och lämpar sig för en jämn övergång för användning av vätgas som bränsle. Integreringen av vätgasbaserade lagringstekniker i den befintliga nordiska energimarknaden är därmed en självklarhet, men tillämpningsområdet, i vilket format och till vilken skala varierar kraftigt.