Porteføljeanalysen for Energi, transport og lavutslipp

Hydrogen, andre hydrogenbaserte energibærere og biodrivstoff

Deltemaet består av forskning innen to temaer: hydrogen og biodrivstoff.

Det vil i fremtiden være et betydelig og økende behov for hydrogen og andre energibærere som vil kunne utnyttes med tilnærmet null utslipp av klimagasser. Innenfor hydrogen må forskningen ha et helhetlig perspektiv. Den må omfatte samfunns-, sikkerhets- og miljømessige aspekter ved utstrakt bruk av hydrogen i tillegg til forskning og teknologiutvikling som kan bidra til kostnadsreduksjon i produksjon, lagring, transport, distribusjon og bruk.

Relevante sektorer vil i utgangspunktet være industri som i dag bruker fossile energiråvarer og transport, primært maritim og annen langdistanse transport. Prosjekter som skal utvikle løsninger på områder der Norge har eller kan utvikle fortrinn vil bli prioritert, og målene for 2030 og 2050 i veikartet for hydrogen vil være førende for forskningsinnsatsen.

Noen områder i transportsektoren vil vanskelig la seg elektrifiseres, ihvertfall på kort eller mellomlang sikt. Dette gjelder ikke minst innenfor langtransport, tung anleggstrafikk, internasjonal skipstrafikk samt langdistanseflyvninger. Her vil biodrivstoff fremstilt fra bærekraftige ressurser bidra til redusert utslipp av fossilt CO2. Bærekraftig biodrivstoff bidrar i dag betydelig til reduserte fossile CO2-utslipp gjennom omsetningskrav, foreløpig innenfor veitransport, men det er også innført omsetningskrav innenfor flytrafikk, samt vurderes innen maritim sektor.

Det legges til grunn at økt bruk av biodrivstoff i transportsektoren skal skje med avansert flytende biodrivstoff og biogass. Avansert biodrivstoff er viktig for å redusere risikoen for ytterligere press på landarealene i verden. Det stilles krav til oppfyllelse av bærekraftskriterier til ressurser for biodrivstoff både på nasjonalt og internasjonalt nivå.

Hydrogen

Hydrogen er en energibærer som har betydelig potensial til å bidra til å redusere utslipp lokalt, nasjonalt og globalt, og til å skape verdier for norsk næringsliv. Dette temaområdet omfatter ren hydrogen, det vil si blå hydrogen fra fossile ressurser med CO2-håndtering og grønn hydrogen fra fornybar energi, både gjennom elektrolyse og nye teknologier. Området omfatter også hydrogenbaserte energibærere basert på ren hydrogen, herunder ammoniakk og syntetisk biodrivstoff, eventuelt med tilført hydrogen for økt utbytte, samt andre typer Power-to-X.

Figur 4-16. Figursett: Hydrogen

Tematikk i investeringsporteføljen (ENERGIX og FME)

Investeringsporteføljen er inndelt i områdene distribusjon, fremstilling, sikkerhet, materialteknologi og bruk og system.

Forskningen omfatter samfunns-, sikkerhets- og miljømessige aspekter ved utstrakt bruk av hydrogen i tillegg til forskning og teknologiutvikling som kan bidra til kostnadsreduksjon i produksjon, lagring og distribusjon samt bruk og system i transport og industri. Også kjemi og materialteknologi utgjør viktige forskningsfelt. Porteføljen er de siste årene blitt mer anvendt.

Beskrivelse av prosjektporteføljen

Forskningsrådets totale portefølje på hydrogen var i 2021 på ca. 162 mill. kroner. Investeringsporteføljen til ENERGIX og FME utgjør 57 prosent av totalporteføljen, mens andre deler av Forskningsrådet utgjorde 17 prosent og EU utgjorde 26 prosent. FME-investeringen er hydrogenaktiviteter i MOZEES. I 2021 ble det utlyst et nytt eget FME på hydrogen som vil starte opp i 2022. Hydrogenporteføljen har hatt en kraftig vekst siden 2015. I 2021 ble det totalt innvilget omtrent 285 mill. kroner til hydrogenprosjekter

Materialteknologi og forskning på produksjon av hydrogen, har vært et dominerende fag i hydrogenporteføljen. Prosjektene er blitt mer anvendte. Dette ser man bl.a. gjennom en stor økning av innovasjonsprosjekter i næringslivet og Pilot-E-prosjekter. Porteføljen er dominert av prosjekter innen framtilling/materialteknologi samt bruk og system, men antallet nye materialteknologiprosjekter er synkende.

Det er stor vekst av prosjekter innen bruk og system med hovedvekt på maritim sektor bl.a. gjennom Pilot-E-prosjekter. Forskningsrådet bevilget to Pilot-E-prosjekter på hydrogen i 2021 i tillegg til syv allerede løpende prosjekter. Alle prosjektene er knyttet til maritim virksomhet.

Porteføljen omfatter også prosjekter rettet mot bruk i industri. Innen framstilling av hydrogen er porteføljen dominert av innovasjonsprosjekter i næringslivet som hovedsakelig fokuserer på grønt hydrogen, men det er også prosjekter innen blått hydrogen. Bedrifter av ulik størrelse er representert i porteføljen. mellom store og små bedrifter.

I 2021 ble det innvilget flere prosjekter på sikkerhet og metallsprøhet ved transport av hydrogen i gassrørledninger.

Forventet utvikling fremover og betydning for porteføljen

  • Hydrogenforskningen Forskningsrådet støtter er rettet mot ren hydrogen, det vil si hydrogen fra fornybar energi eller fra fossil energi med CO2-håndtering.
  • De siste årene har det vært en sterkt økende interesse for bruk av ren hydrogen som energibærer, både i industriprosesser og i transportsektoren.
  • Hydrogenteknologi representerer en mulighet for norsk leverandørindustri.
  • Hydrogen kan framstilles fra naturgass med CCS og fra uregulerbar kraftproduksjon og kan bidra til økt utnyttelse av norske energiressurser til både det norske og internasjonale markedet.
  • Det er særlig fokus på hydrogen i maritim sektor i Norge. Det fremste eksempelet nå er at regjeringen stiller krav om hydrogendrift på ferjene i Vestfjorden i Nordland fra 2024. De fleste av Pilot-E- og Grønn plattform-prosjektene er rettet inn mot maritim transport.
  • Foruten maritim industri ser man i Norge muligheter for bruk av hydrogen i tungtransport og på lengre sikt potensielt i flysektoren.
  • I tillegg til bruk av hydrogen som transportdrivstoff, er det muligheter for reduksjon av CO2-utslipp ved bruk av ren hydrogen i eksisterende kunstgjødselfabrikker, oljeraffinerier og annen kjemisk industri. En annen viktig industriell mulighet er å bruke hydrogen som reduksjonsmiddel ved produksjon av forskjellige metaller, for eksempel ved produksjon av stål. Hydrogen kan også erstatte fossil gass i høytemperatur industriprosesser.
  • Den store aktiviteten på vannelektrolyse og hydrogenproduksjon er dels basert på at Norge har mye fornybar kraft og dels at vi har internasjonalt ledende aktører på feltet. Nye aktører for produksjon av ren hydrogen er under utvikling både innen produksjon av grønn hydrogen og nye prosesser for produksjon av blå hydrogen.
  • Spesielt de to siste årene har det vært fokus på hydrogenutviklingen med en økt investering fra det offentlige. Først fra noen hundre mill. kroner til nærmere 800 mill. kroner i 2020 og deretter over 1,5 mrd. kroner i 2021. Som et resultat av den økte hydrogensatsingen ble HEILO-samarbeidet etablert av Forskningsrådet og Enova i samarbeid med Innovasjon Norge og Gassnova i 2021. HEILO skal bidra til bedre samkjøring og koordinering av aktiviteter på området.
  • Framover blir det viktig å fylle på med forskning på teknologi med lav modenhetsgrad, som kan bidra til sikker, bærekraftig og kostnadseffektiv utvikling av teknologi samt å sørge for utdanning av kandidater som kan arbeide innenfor hydrogenområdet.
Departementenes føringer, 21-strategier

I OEDs tildelingsbrev er det bevilget 220 mill. kroner som skal støtte opp under utvikling og etablering av nødvendig infrastruktur, løsninger for konkurransedyktige og energieffektive leveransekjeder og/eller knutepunkter i kommersiell skala for hydrogen. Målet er en koordinert og samlet satsing på hydrogen langs hele verdikjeden fra forskning til markedsintroduksjon. Samfunnsmessige aspekter ved hydrogen, herunder blant annet sikkerhet og LCA, vil også inngå i satsingen.

Både OED, SD og KLD er opptatt av hydrogen som en løsning for å redusere norske klimagassutslipp. I Energi21 2018 ble det pekt på:

  • "Klimavennlige energiteknologier til maritim transport" er ett av seks satsingsområder. Hydrogen er inkludert her.
  • Det fremheves "Elektrolysører, fyllestasjoner, brenselcelle-teknologi og annen kjerneteknologi for hydrogenfartøy"

Energi21 jobber med en oppdatering av strategien som er planlagt ferdig denne våren. Omverdensanalysen gjennomført i forbindelse med dette arbeidet pekte på hydrogen som et mulig nytt satsingsområde.

Overordnet politikk Meld. St. 36 (2020-2021): Energi til arbeid – langsiktig verdiskapning av norske energiressurser lagt frem av Solberg-regjeringen1 inneholder et veikart for hydrogen frem mot 2030. Som et resultat av dette, ble det i 2021 for Forskningsrådet øremerket 100 mill kroner til hydrogen med fokus på næringsrettede tiltak. I tillegg ble det øremerket midler til utlysning av et nytt senter for miljøvennlig energi (FME) på hydrogen.
FOU-strategier og behov
  • EU: Hydrogensatsingen FCH 2 JU videreføres i det partnerskapet med navnet Clean Hydrogen JU. Første utlysning i partnerskapet vil komme i mars og i september 2022. I Europa er hovedfokus på grønt hydrogen og hovedsatsingen innen Clean hydrogen er grønt hydrogen og brenselceller. Det er ikke planlagt utlysninger innen hydrogen i det ordinære Horisont Europa rammeprogrammet. Det er uklart om hydrogen vil bli et område i partnerskapet CETP (Clean Energy Technology Platform).
  • Globalt: MI Clean Hydrogen Mission ble etablert i 2021 og har som mål å øke konkurranseevnen for ren hydrogen ved å redusere kostnadene til 2 USD per kg hydrogen. MI Clean Hydrogen Mission ser muligheter i både grønt og blått hydrogen.
Merkedet/Teknologi
  • En av hovedutfordringene for økt produksjon og bruk av hydrogen er gode forretningsmodeller og reduserte kostnader.
  • På grunn av politiske holdninger i Europa, er et framtidig internasjonalt marked for blått hydrogen fra Norge usikkert.
  • I Norge er det hovedfokus på bruk av hydrogen til maritim industri, hydrogen som innsatsfaktor i industrielle prosesser og produksjon av ammoniakk som hydrogenbærer
  • Det er fremdeles usikkert om det er hydrogen under trykk, flytende hydrogen eller hydrogenbærere som ammoniakk som vil bli dominerende innenfor maritim industri.
  • Det er et begrenset antall fyllestasjoner for hydrogendrevede personbiler. Dette skyldes tildels at elbilmarkedet er godt etablert i Norge og at hydrogen til bruk i personbiler ble kraftig bremset opp etter en eksplosjon på en fyllestasjon i Sandvika sommeren 2019, hvorpå alle fyllestasjoner for biler ble stengt i flere måneder.
  • Innen maritim industri er flere skip planlagt å gå på hydrogen. Flere produksjonssteder er under planlegging.
  • Norge har sluttet seg til IPCEI (Important Project of Common European Interest) initiativet for hydrogen.
  • I Norge innvilget ENOVA i 2021 til sammen over 1 milliard kroner til tre hydrogen aktører, Yara, Norge AS (Grønn ammoniakk), Tizir Titanium and Iron AS (Reduksjon) og Horisont Energi AS (Blå ammoniakk).
  • Det arbeides aktivt for å etablere verdikjeder for bruk av hydrogen til langdistanse landtransport.
Kompetanse/fortrinn
  • Norge har sterk kompetanse innen prosess-, material- og maritim teknologi.
  • Norsk kompetanse bygd opp over lang tid, bl.a. basert på deltagelse i FCH JU.
  • I Norge kan hydrogen produseres både fra fornybar energi ved elektrolyse og fra naturgass ved reformering og CCS. Det er stor industriaktivitet og -interesse i begge retninger.

Biodrivstoff

Teamet omfatter ny teknologi og nye prosesser for energieffektiv innsamling og konvertering av avfall, skogsråvarer og annen bærekraftig biomasse, til biogass og biodrivstoff. Hovedteknologier for konvertering er i hovedsak termokjemi, biokjemi og anaerob forråtning.

Biodrivstoff, både i form av fornybart drivstoff til erstatning for fossilt i eksisterende forbrenningsmotorer, samt biogass til transportformål bidrar vesentlig til reduserte norske fossile utslipp i dag. Dette skyldes i stor grad myndighetenes innblandingskrav til veitransporten. Det er også etablert tilsvarende krav innen flysektoren og det gjøres vurderinger innen maritim sektor.

Flere andre land, både i og utenfor Europa har innført, eller er i ferd med å innføre tilsvarende krav. Biodrivstoff anses å være en viktig faktor i de fleste industrialiserte land for å kunne oppnå klimamålene mot hhv. 2030 og 2050. Mye av fokuset er rettet mot ny teknologi som kan bidra til bærekraft og reduserte kostnader.

Tematikk i investeringsporteføljen (ENERGIX og FME)

Prosjektporteføljen knyttet til Biodrivstoff er strukturert i tre delområder:

Kjemisk: Forskning knyttet til termokjemiske prosesser for forbehandling og konvertering av ulike typer biomasse

Biologisk: Forskning knyttet til biologiske prosesser for forbehandling, og konvertering av bilmasse

Biogass: Forskning knyttet til effektiv nedbryting av organisk materiale hovedsakellig i et oksygenfritt miljø både i forbahandling og produksjon.

For alle temaene er det fokus på effektive verdikjeder samt forskning knyttet til ressursgrunnlag og bærekraft samt utnyttelse av restfraksjoner og sidestrømmer til andre biobaderte produkter og kjemikalier.

Beskrivelse av prosjektporteføljen

Den totale biodrivstoffporteføljen i Forskningsrådet var på 55 mill. kroner i 2021. For ENERGIX var samlet bevilgning inkludert overføringer på 35 mill. kroner. Norske institutter deltar i flere større EU-prosjekter. Porteføljen har hatt en betydelig vekst ifm. etableringen av FME Bio4Fuels, men har totalt gått noe ned fra 2018 til 2021

Termokjemisk og biologisk/biomekanisk konvertering av biodrivstoff står for 65 prosent av porteføljen, mens de resterende 35 prosent er knyttet opp mot biogass. Den samme fordelingen gjenspeiler seg når man ser ENERGIX og FME Bio4Fuels sammen.

De største forskningsmiljøene er SINTEF/NTNU, NMBU og NIBIO. Aktørsiden domineres av store nordiske energiselskaper og selskaper med bakgrunn i raffineri- og skogsektoren.

Figur 4 17. Figursett: Biodrivstoff

Forventet utvikling fremover og betydning for porteføljen

  • Norske myndigheter bidrar til økt etterspørsel av biodrivstoff gjennom opptrapping av omsetningskravet for båre veitrafikk og flytrafikk (se temaanalyse). Andelen avansert biodrivstoff (avfall og lignocellulose etc.) skal økes og drivstoff basert på matbaserte ressurser (palme etc.) skal fases ut.
  • Forskningsmiljøene arbeider med nye løsninger for økt energiutbytte, lavere produksjonskostnader og bærekraft. Det gjenstår fortsatt mye forskning og utvikling, noe som er viktig for biodrivstoffs fremtidige markedsposisjon og anseelse i transportsektoren.
  • Fra 2017 til 2020 ble andelen biodrivstoff basert på palmeolje sterkt redusert. Bransjeorganisasjonen Drivkraft Norge (drivstoffomsetterne) har forpliktet seg til kun å selge biodrivstoff som oppfyller myndighetenes bærekraftskriterier, og palmeolje er i all hovedsak faset ut som råstoff.
  • Bærekraftig biodrivstoff er en begrenset ressurs, og kan ikke alene kutte alle utslipp fra transport. Biodrivstoff bør derfor brukes der det finnes få andre alternativer for å redusere klimagassutslippene. Slik teknologiutviklingen ser ut i dag kan personbiler, varebiler, bybusser og mange ferger elektrifiseres på relativt kort sikt. I mellomtiden vil biodrivstoff kunne bidra til å redusere utslippene fra disse. Det vil på lang sikt fortsatt være stort behov for biodrivstoff i luftfart, skipsfart og til tyngre kjøretøy.
  • Gjennom de siste års forskerprosjekttildelinger har NTNU og SINTEF blitt store og tydelige aktører. SINTEF har fått bra gjennomslag i EU-prosjekter. NMBU sin enzymforskning bidrar jevnlig med gjennombrudd.
  • Relatert til ENERGIX portefølje er det er nå flere industriplaner om investeringer innen biodrivstoff som kan bidra til bedre nasjonal ressursutnytting og verdiskaping. Både norske og nordiske aktører deltar;
  • Omfanget av innovasjonsprosjekter utgjør ca. 25 prosent av porteføljen. De fleste IPN-er er innen biogass. Fremover anbefales det at en større andel av porteføljen er IPN-prosjekter for å understøtte nye norske etableringer og produksjon av avansert biodrivstoff.

Temaanalyse: Biodrivstoff

Departementenes føringer og 21-strategier

Det er ingen spesielle føringer for bioenergi i bevilgningsbrevet til OED.

  • Energi21: Sentralt forskningstema: Biodrivstoff for maritim transport. Biodrivstoff vil stå for 50 prosent av skipsfartens drivstoffforbruk i 2060 i IEAs scenario B2DS. Energi21 vil komme med en revidert strategi i løpet av 2022
Overordnede målsettinger og sentrale dokumenter
  • Omsetningskrav for norsk veitransport på 24,5 prosent i 2021, hvorav min 9 prosent skal være avansert (dobbelttelles). Det er også innført veibruksavgift på alt biodrivstoff fra 1. juli 2020.
  • Innføring av omsetningskrav for norsk flytrafikk: 0,5 prosent avansert biojetfuel i 2020. Ambisjon om 30 prosent i 2030.
  • Ambisjon skipsfart:Innen 2030 skal 40 prosent av alle skip i nærskipsfart bruke biodrivstoff eller være lav- og nullutslippsfartøy.
  • Klimakur 2030: For biodrivstoff er det viktig at mest mulig produksjon og bruk baseres på såkalt avansert biodrivstoff. Bioressursene bør benyttes hvor de har størst verdi, og fortrinnsvis i sektorer som ikke lett kan elektrifiseres.
  • EUs fornybardirektiv (RED II): Ambisjonene for transportsektoren økt fra 10 prosent fornybar energi i 2020 til 14 prosent i 2030. Andel avansert biodrivstoff og biogass på EU-nivå skal minst være 1 prosent i 2025 og 3,5 prosent i 2030.
  • IEA fokuserer på biodrivstoff som en sentral løsning i sine framtidsscenarier. I Energy Technology Perspectives 2020, fremheves avansert biodrivstoff som helt sentralt for utfasing av fossilt drivstoff innen langdistansetransport, luftfart og marin sektor (Sustainable Development Scenario).
FoU strategier og behov

SET-Plan for Renewable fuels (action 8) definerer følgende prioritering og mål for FoU:

  • Utvikling, demonstrasjon og oppskalering av avansert biogass/biodrivstoff gjennom biokjemisk/termokjemisk/kjemisk omdannelse av bærekraftig biomasse og/eller (autotrofe) mikroorganismer og fornybar energi.
Markedet/Teknologi

Det er rom for økt avvirkning innenfor et bærekraftig skogbruk. Fremover vil det være store volum av rester, biprodukter, avfall og lavverdig virke. Dette gir store muligheter innen bioraffinering, der Norge har sterk prosessteknisk kompetanse. Avfallssektoren, landbruk, havbruk og industri videreutvikler sin satsing på avfall til biogass/biodrivstoff gjennom FoU og nye demoanlegg, og blir viktig for sirkulær økonomi i Norge.

Kompetanse

Norge har et betydelig kompetansemiljø innen utvikling av avansert biodrivstoff basert på skogressurser og avfall gjennom FME Bio4Fuels.

Meldinger ved utskriftstidspunkt 27. juni 2022, 20.09 CEST

Det ble ikke vist noen globale meldinger eller andre viktige meldinger da dette dokumentet ble skrevet ut.