The purpose of this study is to support regional actors interested in taking steps towards a hydrogen-based economy by investigating the feasibility of hydrogen as a fuel for goods transportation in Gävleborg. Specifically the study looks at trucks above 32 tonnes, with a transportation route to the Port of Gävle. To assist this purpose the following research questions are addressed:

• Which electricity-based production methods are viable options for supplying Gävleborg with low emission hydrogen fuel?
• How can regional electrolyzers create benefits and promote the buildout of hydrogen supply infrastructure?
• To what extent is it possible for regional road freight companies to use fuel cell electric vehicle trucks today and in the future?
• What is the potential environmental impact of replacing a share of conventional trucks with fuel cell electric vehicle trucks transporting goods to and from the Port of Gävle?

Although still associated with high costs, around 25% more expensive than a diesel counterpart, it is predicted that FCETs can be cost competitive, from a total cost of ownership perspective, as soon as 2027. The Hyundai Xcient, the first type-built FCET in Europe, has a range of 400 km and a gross combination weight (GCW) of 36 tonnes. In Sweden, 70% of all road based goods, based on weight, are transported on trucks with GCW above 55 tonnes, and trucks can typically travel around 1,000 km on a single tank. Although not expected to be available until 2024 in the US, Nikola Motor Co. boasts that their flagship Nikola Two will offer a range of over 1,000 km and a refueling time of less than 15 minutes. However, it will still only have a GCW of 36 tonnes. Sandviken in Gävleborg has one of only four operational hydrogen refueling stations (HRS) in Sweden. In Hofors, Ovako plans to build one of the world's largest electrolyzers for their own steel production. The Port of Gävle is also looking to build an electrolyzer with an accompanying HRS. In Borlänge, Maserfrakt has received funding to build an HRS. These locations are strategically important as much of the heavy goods transport in Gävleborg and Dalarna travels along E16 and to the harbor in Gävle. Existing and planned HRS could support around 50 FCETs. The most common hydrogen production pathway today is by using natural gas. This leads to excessive emissions and for FCETs to be sustainable it is crucial that the hydrogen is produced from renewable sources. The technology expected to produce the bulk of renewable (green) hydrogen globally is electrolysis. Electrolysis is a process of applying electricity to water, splitting the water molecules to produce hydrogen and oxygen gas, and heat. There are four main electrolysis technologies: alkaline electrolysis, proton exchange membrane (PEM), anion exchange membrane (AEM), and solid oxide electrolysis cells (SOEC).

While the price of hydrogen varies widely in the literature, everyone seems to agree that the price of green hydrogen currently comes at a high cost. The costs can roughly be divided into two categories, the electrolyzer and the electricity. The cost of electrolyzers is expected to fall rapidly as total installed capacity goes from 0.07 GW in 2019 to 6 GW in 2025 and 25 GW in 2030. The most cost-effective technology is alkaline, but PEM will likely be the dominant technology as it matures. Sweden is one of the countries with the largest potential to produce cheap hydrogen. As much as 80% of production costs can stem from electricity and Sweden has one of the lowest electricity prices globally. It could even be possible to produce hydrogen below EUR 3/kg in 2025, improving the business case for FCETs significantly. A way of reducing the production cost of hydrogen is to utilize the by-products, oxygen and heat. The location of the electrolyzer will therefore be important to improve profitability. The steel industry is a large consumer of oxygen, but another interesting new alternative could be on-land fish farms, which require large amounts of oxygen but can also utilize the low grade heat of electrolysis. Electrolyzers can also help support a regional buildout of wind and solar power. It is expected that wind generation will have to increase to around 80 TWh, or a fourfold increase since 2019, until 2040 if Swedish electricity needs and targets are to be met. Electrolyzers and particularly PEM are suitable for varying load and can act as a supplement to RES to improve capacity factors and participate in grid balancing markets to help maintain a stable electricity grid. One reason for low capacity factors of renewables are grid congestion; power lines are simply too thin to transport electricity from where it is produced to where it is used. Swedish socio-economic cost could already amount to EUR 8 billion per year due to a lack of power availability. Even Gävle is affected. A buildout of hydrogen electrolyzers can complement renewable power and could be important to maintain regional attractiveness for new companies and existing ones looking to expand. When Microsoft chose Sandviken and Gävle as site locations for their data centers, access to RES was a deciding factor. To continue to attract foreign investment in the area, a buildout of the regional energy supply is essential. One of the driving factors for FCETs is the reduced environmental impact they have compared to diesel. Assessing environmental impact from the production of vehicles is difficult. There is a lack of standardization in vehicle life cycle assessments. Access to environmental impact data for fuel cell electric vehicles and FCETs is limited and is in large part based on simulations, rather than real world data. Reports put life cycle GHG emissions of fuel cell systems for cars between 30 and 110 kg CO2e/kWpeak. Platinum in the catalyst is one of the major contributors to GHG emissions and considerable research effort is going into reducing the amount needed for each fuel cell. The environmental impact of hydrogen is largely dependent on the electricity mix used. While hydrogen with a Swedish electricity mix has four times lower emissions than diesel, hydrogen from wind power is almost 16 times better than diesel.

Considering 190 trucks travelling to the Port of Gävle every day, hydrogen produced with the Swedish electric mix can reduce tank-to-wheel emissions by about 70% from 31,000 to 9,000 tonnes CO2e per year and would require about 3,200 tonnes of hydrogen per year. In the sample, more than 25% of the fuel was either HVO100 or RME. Replacing only biofuels, which could be the case as more progressive trucking companies are likely to already run on biofuels and are more likely to be the first to shift to FCETs, would barely reduce the emissions. The reason is that HVO100 emissions are lower than hydrogen produced with Swedish electricity mix. Trucks with GCW above 32 tonnes are responsible for 94% of domestic payload-distance (in tonneskm). Replacing the heavy trucks has the potential to significantly reduce road-based emissions. To do so, the price of FCETs needs to go down and payload capacity needs to increase. Most urgently, FCETs must be available to the Swedish market. Currently that is not the case and there is a risk that no trucks will be available until 2025. It is likely that planned HRS will be in place before FCETs reach Sweden, allowing trucking companies, transporting goods along E16 and to the harbor, to get started with FCETs as soon as they are available.

Syftet med denna rapport är att stödja regionala aktörer som är intresserade av vätgas för sin verk-samhet. Specifikt undersöks vätgas och dess potential för vägtransporter och lastbilar tyngre än 32 ton, med av- och pålastning i Gävle hamn. I rapporten behandlas följande frågeställningar:

• Hur kan vätgas, baserad på el, produceras med låga utsläpp i Gävleborg?
• Hur kan elektrolysörer bidra till den regionala utvecklingen och skapa infrastruktur för vätgas i Gävleborg?
• Hur är tillgängligheten och konkurrenskraften för vätgaslastbilar idag och i framtiden?
• Hur påverkas utsläppen av växthusgaser för lastbilar, som kör gods till och från Gävle hamn, om de ersätts med vätgaslastbilar?

Cirka 70% av svenska vägtransporter, räknat i godsmängd (ton), görs av lastbilar tyngre än 55 ton och de kan färdas upp till 1000 km på en tank. Som jämförelse har Hyundai Xcient, den första serieproducerade vätgaslastbilen tillgänglig i Europa, en räckvidd på 400 km och en maxvikt på 36 ton. Nikola Motor Co. lovar en räckvidd på över 1000 km för deras Nikola Two, som förväntas finnas tillgänglig på den amerikanska marknaden tidigast 2024, och maxvikten kommer även där vara begränsad till 36 ton. I dagsläget uppskattas vätgaslastbilar kosta 25% mer än traditionella lastbilar men kan redan 2027 vara kostnadseffektiva sett ur ett totalkostnadsperspektiv. I Sverige finns enbart fyra fungerande tankstationer för vätgas varav en ligger i Sandviken. I Hofors planerar Ovako att bygga en världens största elektrolysörer för sin egen stålproduktion. Gävle hamn undersöker också möjligheten att bygga en elektrolysör inom sitt område med en anslutande tankstation. I Borlänge har Maserfrakt fått pengar från klimatklivet för att bygga en tankstation för vätgas. Lokaliseringen till dessa platser är strategiskt viktig eftersom E16 är en populär rutt för tung godstrafik i Dalarna och Gävleborg till och från hamnen i Gävle. Befintliga och planerade tankstationer skulle kunna förse vätgas till ca 50 stycken vätgaslastbilar. Den vanligaste källan till vätgas idag är naturgas som ger upphov till stora utsläpp av växthusgaser. För att vätgaslastbilar ska kunna minska utsläppen är det kritiskt att vätgasen produceras med förnyelsebara energikällor. Den dominerande tekniken för förnyelsebar vätgas förväntas vara elektrolysörer. Genom elektrolys delas vattenmolekyler med hjälp av elektricitet, för att producera vätgas, syrgas och värme. Det finns fyra huvudsakliga tekniker för elektrolysörer, alkalisk elektrolysör, protonutbytesmembran (PEM), anjonutbytesmembran (AEM) och högtemperaturelektrolys (SOEC).

Produktionskostnaden för vätgas via elektrolys är idag högre än för fossil vätgas. Det är dock svårt att säga exakt, då kostnaden varierar kraftigt beroende på källa. Kostnaden för elektrolysörer väntas sjunka kraftigt i samband med att den globala produktionskapaciteten förväntas stiga från 0.07 GW i 2019 till 25 GW 2030. Alkalisk elektrolys är idag den mest kostnadseffektiva metoden men PEM blir sannolikt den vanligaste metoden i samband med att tekniken mognar. Så mycket som 80% av produktionskostnaden kan vara el. På grund av Sveriges låga elpriser har Sverige potential att få ett av världens lägsta vätgaspriser. Redan 2025 kan det vara möjligt att producera vätgas så billigt som 3 EUR/kg, vilket kraftigt skulle öka vätgaslastbilars attraktivitet. Ett sätt att minska kostnaderna är att ta till vara på och sälja biprodukterna syrgas och värme. Lokaliseringen av en anläggning kan därför bli viktig för att öka lönsamheten. Stålindustrin förbrukar mycket syrgas men ett annat intressant alternativ kan vara landbaserade fiskodlingar som behöver stora mängder av både syrgas och värme. För att möta Sveriges energibehov förväntas vindkraft att behöva öka från dagens 20 TWh till 80 TWh i 2040. Vätgas kan genom elektrolysörer, och framförallt PEM, skapa förutsättningar för utbyggnaden av förnyelsebar energi genom att hantera intermittenta svängningar i eltillgången och höja kapacitetsfaktorn. Det är även möjligt för PEM att medverka på Svenska Kraftnäts balansmarknader för att bidra till att stabilisera elsystemets frekvens. Flaskhalsar i elnätet kan kosta Sverige så mycket som 8 miljarder EUR om året i samhällsekonomiska förluster till följd av effektbrist och även Gävle är påverkat. En regional utbyggnad av elektrolysörer kan därmed komplettera sol och vindkraft och spela en viktig roll i att attrahera företag till regionen. Tillgången till förnyelsebar energi var t.ex. avgörande när Microsoft valde att lägga sina datacenter i Sandviken och Gävle. För att fortsätta locka till sig utländska investeringar är det viktigt att garantera den regionala energitillgången.

Vätgaslastbilar är framförallt intressanta för att de har lägre miljöpåverkan än dagens lastbilar. Däremot är det svårt att exakt bedöma fordonens miljöpåverkan. Det saknas standardiserade metoder för livscykelanalys för fordon och tillgången till data för vätgasfordon är begränsad och i stor utsträckning baserad på simuleringar snarare än empiriska data. En bränslecell ger upphov till mellan 30 och 100 kg CO2-ekv per kWmax. Platina i bränslecellerna har störst påverkan på utsläppen och en stor del av forskningen kring bränsleceller syftar till att minska andelen platina. Utsläppen för en vätgaslastbil är starkt beroende av elens ursprung. En well-to-wheel-analys visar att vätgas producerad med svensk elmix har fyra gånger lägre utsläpp än diesel, och vätgas producerad enbart med vindkraft har 16 gånger lägre klimatpåverkan.

I rapporten har 190 lastbilar som dagligen transporterar gods till och från hamnen i Gävle undersökts. Skulle alla lastbilar ersättas och köras på vätgas producerad med svensk elmix kan utsläppen minska med 70%, från 31 000 ton CO2-ekv till 9 000 ton CO2-ekv årligen. För det skulle det krävas ungefär 3 200 ton vätgas per år. I urvalet kördes ca 25% på biobränslen, antingen HVO100 eller RME. Biobränslen och framförallt HVO100 har så låga utsläpp så att ersätta dessa bränslen enbart har en marginell påverkan.

Lastbilar i Sverige med en totalvikt över 32 ton ger upphov till 94% av transportmängden för lastbilar över 3,5 ton, mätt i ton-km. Att ersätta dessa lastbilar med vätgaslastbilar kan markant minska utsläppen från vägtransporter. För att det ska vara möjligt, måste priset på lastbilarna sjunka samtidigt som lastkapaciteten förmodligen måste öka. Framförallt måste bränslecellslastbilar bli tillgängliga för den svenska marknaden och det finns en risk att det dröjer till 2025 innan de första serieproducerade bränslecellslastbilarna kommer till Sverige. Det är sannolikt att det kommer att finnas en utbyggd tankinfrastruktur för vätgas innan dess. Det gör det möjligt för lastbilar, som kör gods längs med E16 till och från hamnen, att tanka vätgas från dag ett.