Hydrogen from biogas as fuel for buses in cold climate - Analysing the feasibility to produce hydrogen from local biogas and use in city buses in Luleå

• In this study, we demonstrate that in certain cases, it can be advantageous to produce hydrogen from biogas and to use it in heavy-duty vehicles such as buses. In Luleå, it may be feasible to use hydrogen from biogas in city buses because there is a need for heating where waste heat from the fuel cell can be utilized. However, it is uncertain whether the waste heat is sufficient or if a separate auxiliary heater driven by diesel or HVO is needed. If such a heater is required, the conclusion is that hydrogen from biogas is suitable for other segments of heavy transportation, where battery electrification is not as suitable. Overall, our study shows that hydrogen from biogas may be interesting as a transitional fuel to increase the availability of environmentally friendly hydrogen until electrolyzer capacity is sufficiently expanded.At the same time, our mapping of the policy landscape concerning hydrogen and zero-emission buses shows that biohydrogen is disadvantaged in the EU's regulations on renewable hydrogen. This means that member states are restricted from providing support for investments to produce and distribute hydrogen from biogas and other biogenic feedstocks. The reason is that renewable hydrogen, according to EU terminology, is defined in the so-called delegated act on renewable fuels of non-biological origin (RFNBO). It is established that renewable hydrogen should be based on non-biological feedstocks (i.e., from electrolysis) and must meet a number of criteria.The results are interesting in the context of urban bus traffic rapidly moving towards zero-emission operation. In Sweden and many other countries, battery buses have become a common and obvious feature on city streets. But just like for other segments of heavy-duty vehicles, another technology to achieve zero-emission operation has also received increased attention, namely hydrogen and fuel cell buses. In Sweden, only a few fuel cell buses have been used - and moreover, only on a trial basis - but in several European cities, they have already begun to be used on a significant scale. An advantage of fuel cell operation with hydrogen from biogas is that it allows for the continued utilization of the biogas already produced and purchased for existing city bus traffic.System study consisting of two partsWe arrived at the result by investigating the suitability of both producing hydrogen from biogas at the existing sewage treatment plant in Luleå and the feasibility for LLT to use fuel cell buses in its city bus traffic. The study has considered both costs associated with each part and climate impact from a life cycle perspective for fuel production and bus operation.

• I denna studie visar vi på att det i vissa fall kan vara fördelaktigt att producera vätgas från biogas och att det även kan vara fördelaktigt att använda det i tunga fordon såsom bussar. I Luleå kan det vara motiverat att använda vätgas från biogas i stadsbussar eftersom det finns ett behov av uppvärmning där spillvärme från bränslecellen kan komma till nytta. Det är dock osäkert ifall spillvärmen är tillräcklig eller om det behövs en separat tilläggsvärmare som kan drivas på diesel eller HVO. Ifall en sådan behövs är istället slutsatsen att vätgas från biogas passar i andra segment av tunga transporter, där batterielektrifiering inte passar lika bra. Övergripande visar vi i denna studie på att vätgas från biogas kan vara intressant som ett transitionsbränsle för att öka tillgången på miljövänlig vätgas fram till dess att elektrolysörkapaciteten är tillräckligt utbyggd.Samtidigt visar vår kartläggning av styrmedelslandskapet kring vätgas och nollemissionsbussar att biovätgas missgynnas i EU:s regelverk om förnybar vätgas. Detta innebär att medlemsstater begränsas från att ge stöd till investeringar för att producera och att distribuera vätgas från biogas samt andra biogena råvaror. Anledningen är att förnybar vätgas enligt EU-terminologi definieras i den så kallade delegerade akten om förnybara bränslen av icke-biologiskt ursprung (på engelska: renewable fuels of non-biological origin, RFNBO). Där fastställs att förnybar vätgas ska vara baserad på icke-biologiska råvaror (det vill säga från elektrolys) och därtill uppfylla ett antal kriterier. Resultatet är intressant i kontexten av att stadsbusstrafiken snabbt går mot nollemissionsdrift. I Sverige och många andra länder har batteribussar blivit ett lika vanligt som självklart inslag på städers gator. Men precis som för andra segment av tunga transporter har även en annan teknik för att uppnå nollemissionsdrift fått ökad uppmärksamhet, nämligen vätgas och bränslecellsbussar. I Sverige har bara ett fåtal bränslecellsbussar använts – och dessutom bara på prov – men i flera europeiska städer har de redan börjat användas i betydande skala. En fördel med bränslecellsdrift med vätgas från biogas är att man kan fortsätta utnyttja den biogas som redan produceras och inhandlas för befintlig stadsbusstrafik. Systemstudie bestående av två delarVi kom fram till resultatet genom att undersöka lämpligheten med att både producera vätgas från biogas vid LUMIREs befintliga avloppsreningsverk samt lämpligheten för LLT att använda bränslecellsbussar i sin stadsbusstrafik. Studien har både beaktat kostnader förenade med respektive del samt klimatpåverkan ur ett livscykelperspektiv för produktion av bränslen samt drift av bussarna. 

Ämnesord

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Samhällsbyggnadsteknik -- Transportteknik och logistik (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Civil Engineering -- Transport Systems and Logistics (hsv//eng)

Nyckelord

Renewable hydrogen

biohydrogen

biogas

fuel cell electric buses (FCEB)

battery electric buses (BEB)

zero emission buses

Förnybar vätgas

biovätgas

bränslecellsbussar

batteribussar

nollemissionsbussar

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

rap (ämneskategori)