Publicerad 07 mars 2016

Hänt i världen våren 2016

– Laddad innovation: energilagring i batterier och vätgas

Tillväxtanalys samlar och analyserar kortfattat och två gånger per år händelser, trender och utvecklings­mönster i omvärlden som är strategiskt viktiga för Sveriges till­växt. Underlaget är framtaget av Tillväxt­analys kontor i Brasilien, Indien, Japan, Kina, Stock­holm och USA. I rapporteringen ingår också en be­skrivning av utveck­lingen i Sydkorea och i utvalda europeiska länder.

Energilagring har vuxit fram som en av de viktigaste frågorna i energi- och innovations­politiken de senaste åren. Marknaden för lagring av el i batterier eller omvandlad till gas förväntas växa de kommande decennierna i och med elektrifieringen av vägfordon och den allt större andelen väderberoende elproduktion.

Sverige är inte ledande

Sverige ligger efter många länder när det gäller att utveckla och använda batterier och vätgas för energilagring. Det gäller framförallt inom elsystemet men även i fordon. Flera länder ser batterier och vätgas som en framtida storindustri som ska ge många arbets­tillfällen i hela värdekedjan. För elsystemet finns det flera länder som främjar en kombina­tion av solceller och batterier. Kopplingen mellan fordonstillverkare och batterier är också stark. Många länder har stora satsningar som fokuserar på batteriforskning och utveckling­en av industrier för produktion av batterier. Detta fokus saknas i Sverige.

I Sverige finansierar Energimyndigheten forskning inom energi­lagring från el. Under 2014 gick omkring 70 miljoner till dessa frågor och då framförallt till energilagring inom väg­fordon där också fordonstillverkarna har ett stort intresse.

Frågan som ställs i denna rapport är hur andra länder stimulerar innovation inom energi­lagring. Det rör sig både om stöd för att utveckla tekniken och styrmedel för att skapa efterfrågan.

Litiumbatterier dominerar produktionen idag

I produktion av batterier är Japan och Sydkorea ledande, speciellt inom litiumbatterier. Denna produktion sker framförallt av stora företag som Toshiba, Panasonic, LG och Samsung. Det japanska intresset för energilagring kommer ursprungligen från fordons­industrin. Sydkoreanska biltillverkare har inte haft detta intresse vilket gjort att frågan om batteri­lagring där drivits av elektronikindustrin.

Indien och Kina satsar stora resurser på att bygga upp en nationell industri för produktion av batterier. Den indiska regeringen satsar cirka 1,7 miljarder kronor på att främja indiskt kunnande på batterisidan. Främst är detta drivet av en ambition att öka antalet elfordon. I Kina finns det redan idag över 100 tillverkare av litiumbatterier.

Batterilager i elsystemet – en snabbt växande marknad

I USA är investeringar i lagringskapacitet i elsystem ett växande segment. Den totala kapaciteten var ungefär 190 MW år 2015 vilket kan jämföras med 62 MW året innan. Den största volymen återfinns i stora energilager hos elproducenter. Branschen bedömer att marknaden år 2020 kommer att uppgå till 1 GW och omsätta drygt 16 miljarder kronor. Kalifornien införde år 2014 ett mandat för de stora kommersiella elbolagen att handla upp sammanlagt 1,2 GW ellagring till 2020 i syfte att driva på marknadsutveckling och skapa innovation. Branschen tror trots detta att elkonsumenter kommer att stå för den största ökningen av lagringskapacitet år 2020.

I Tyskland infördes redan år 2013 ett stödsystem med subventioner för lokala energilager. Vid satsningens slut i december 2015 hade cirka 500 miljoner kronor betalats ut till 19 000 ansökningar, vilket uppskattningsvis ledde till investeringar för motsvarande 4 miljarder kronor. Den 17 februari 2016 förändrades stödsystemet till att inriktas mot stationära och decentraliserade batterilagringssystem anslutna till solcellsanläggningar. De som beviljas stöd får bara mata in upp till hälften av toppeffekten av solcellerna till nätet. Resterande överskott ska mellanlagras i batteriet. Den sammanlagda stödsumman som kan sökas till slutet av 2018 ligger på drygt 250 miljoner kronor.

I Japan finns två stora energilagringsprojekt med syftet att stärka förmågan till frekvens­reglering. I Sydkorea är också det primära syftet frekvensreglering. Det finns 50 MW installerad kapacitet idag och man planerar att installera 500 MW inom två år. Statligt ägda elföretaget KEPCO har en nyckelroll i denna utveckling då de ska upphandla denna frekvens­reglering.

I Kina var den installerade lagringskapaciteten i batterier drygt 84 MW år 2014.  Flera demonstrationsprojekt är genomförda. Dessa är framförallt finansierade av enskilda företag. Nätägaren, Kinas motsvarighet till Svenska kraftnät, är en medfinansiär.

Vätgas och bränsleceller för tunga transporter och flyget

I USA har energidepartementet finansierat bränslecellsforsking under de senaste 40 åren. Under år 2015 uppgick stödet till drygt 1,2 miljarder kronor. Utöver detta finns fler statliga aktörer som också stödjer utvecklingen av bränsleceller. De nationella labben är också engagerade i bränslecellsforsking. Ett exempel är NREL som bland annat samarbetar med Hyundai och Mercedes Benz för att testa tankning av vätgas. På den privata sidan är de två största bränslecellsföretagen FuelCell Energy och Plug Power.

Förutom federalt FoU-stöd drivs utvecklingen av bränsleceller och vätgas av vissa del­stater. Kalifornien satsar 160 miljoner kronor per år för att bygga ut 100 tankställen för vätgas till år 2017.

Bränsleceller för fordon utvecklas i liten skala i Tyskland. Samverkan mellan olika delar av energisystemet diskuteras emellertid oftare. Detta rör till exempel processen att om­vandla el till vätgas (power to gas). Av särskilt intresse är så kallad vindgas där vindkrafts­el omvandlas till vätgas. Ett steg i denna utveckling är också att ett nätverk av företag beslutat sig för att det ska finns 400 vätetank­stationer i Tyskland år 2023.

I Japan finns det redan ungefär 100 000 små bränsleceller som producerar upp emot hälften av ett hushålls elbehov. Målet är att 10 procent av alla hushåll ska ha en bränslecell år 2030. Staten subventionerar investeringen.

Brasiliens departement för vetenskap, teknologi och innovation (MSTI) upprättade år 2003 det brasilianska programmet för bränslecellssystem (ProCaC) tillsammans med universitet, forskningsinstitut och företag. År 2005 bytte ProCaC-programmet namn till ProH2 (brasili­anska forsknings- och utvecklings­programmet för vätgas och bränsleceller). Programmet syftar till att utveckla teknik för vätgasframställning och bränslecellssystem med fokus på (i) vätgasframställning, helst från etanol, elektrolys av vatten, andra förnybara källor och naturgas, samt (ii) bränsleceller för stationär användning (upp till 50 kW) med direkt användning av vätgas eller etanol. Programmet samordnar insatser hos cirka 40 labora­torier vid 20 olika forskningsinstitut (mestadels universitet) som är utspridda i landet.

Sverige behöver våga prioritera

Energilagring i batterier eller i form av att el omvandlas till vätgas för bränsleceller är områden som växer fort i samband med fordons­industrins elektrifiering och att en allt större andel väderberoende elproduktion ska integreras i elsystemet. Sverige saknar en tydlig strategi för denna utveckling. En av de viktigare frågorna som kan ställas är om Sverige ska bli en producent av batterier eller bränsleceller. Med dagens satsning på forskning och utveckling inom området är det osannolikt att detta kommer att hända. Frågan kan därför omformuleras till varför staten ska satsa pengar på forskning och utveckling av batterier och bränsleceller.

Oavsett om Sverige har en produktion av batterier och bränsleceller eller ej, behövs en strategi för hur elektrifieringen av fordon ska stimuleras och hur konsumenter ska kunna bidra med energilagring i elsystemet. Här kan det noteras att Italien likställer, och Japan kommer att likställa, energilagring i elsystemet med en produktionskälla juridiskt.

Titel
Hänt i världen våren 2016 – Laddad innovation: energilagring i batterier och vätgas

Serienummer
Svar direkt 2016:05

Diarienummer
2016/039

Ladda ner rapportenPDF