I ett energisystem med ökad elektrifiering och fler intermittenta elproducenter blir ett flexibelt elnät allt viktigare. Samtidigt förväntas antalet elektorlysanläggningar i svenska regionnät öka till följd av ökad efterfrågan på fossilfria bränslen, vilket medför nya, betydande laster. Därmed finns anledning att undersöka olika elektrolysteknikers egenskaper för flexibilitet och deras respektive möjlighet att utgöra flexibilitetsresurser i regionnätet. Detta i syfte att öka nyttjandet av nätkapaciteten samt möjliggöra integrering av fler elektrolysanläggningar och nyanslutningar utan, eller i väntan på, nätutbyggnad.

Genom en litteratur- och intervjustudie kartlades fyra huvudsakliga tekniker för vätgasframställning; AEL, PEM, AEM och SOEC, samt deras förmåga till flexibel produktion. Vidare identifierades hur de olika teknikernas vätgasproduktion och livslängd påverkas av dynamisk drift och därmed deras potential som flexibel resurs i elnätet. Slutligen utvecklades nio driftfall som undersökte olika flexibilitetsscenarier och de respektive teknikernas prestanda i dessa fall. Därmed kunde identifieras hur elektrolysörerna kan bidra till hantering av tre problemområden i elnätet: kapacitetsbrist, spänningsstabilitet och regionalt nätvärn, samt hur dess flexibilitet kan anskaffas i regionnätet och vilka aspekter som bedöms viktiga att beakta vid dynamisk drift. 

Studien fastslår att AEM och PEM är de tekniker som påvisar bäst flexibla egenskaper genom snabba start- och ramptider. AEL uppvisar något sämre flexibla egenskaper och SOEC är den teknik som påvisar sämst flexibilitet. Vidare pekar studien på att dynamisk drift troligen påverkar samtliga tekniker negativt genom lägre effektivitet och livslängd. Däremot framstår AEL och PEM som mest känsliga, medan AEM uppvisar lägst känslighet. För SOEC framstår påverkan främst bero på stora temperaturvariationer vid avstängning och uppstart, snarare än dynamisk drift i sig. Däremot understryks att SOEC och AEM fortfarande är nya tekniker och forskning kring dess flexibilitet är begränsad.  

Vidare påvisas även att teknikerna kan bidra till hantering av de tre identifierade problemområdena, i varierande grad beroende på teknik, där AEM och PEM återigen innehar störst möjligheter att bidra till samtliga tre problemområden. För AEL, och främst SOEC, finns fler osäkerheter. Anskaffning av elektrolysörernas flexibilitet kan ske på olika sätt där samtliga tekniker kan anskaffas på lokala flexibilitetsmarknader eller genom villkorade avtal, då hänsyn kan tas till teknikernas respektive förutsättningar för flexibilitet. För kapacitetsåtgärd bedöms PEM och AEM vara mest lämpade. Slutligen fastslås att driftstrategier såsom hybridlösningar och minimering av antalet start- och stoppcykler kan bidra till minskad degradering samtidigt som flexibilitet möjliggörs.

In an energy system characterized by increasing electrification and a growing share of intermittent power generation, grid flexibility is becoming increasingly important. Meanwhile, the number of electrolyser installations in Swedish regional grids is expected to increase following the rising demand for fossil-free fuels, introducing new and substantial loads. This emphasises the need to investigate flexibility characteristics of different electrolysis technologies and their potential to serve as flexibility resources in regional grids. The objective being increased utilization of existing grid capacity and enabling the integration of new electrolysis installations and grid connections without, or while awaiting, grid reinforcement.

Through a literature review and an interview study, four main electrolysis technologies were identified and analysed: AEL, PEM, AEM och SOEC, and their capacity for flexible production. The study further examined how hydrogen production performance and lifetime of these technologies are affected by dynamic operation and consequently, their potential as flexible resources in the power system. Additionally, nine use cases were developed to investigate different flexibility scenarios and the corresponding performance of each technology. Based on this analysis, the potential contribution of electrolysers to address three identified challenges in the power system; capacity constraints, voltage stability, and regional grid protection, was evaluated, as well as how flexibility can be procured in regional grids and which aspects are considered important when operating electrolysers dynamically.

The study finds that AEM and PEM exhibit the most favourable flexibility characteristics, primarily due to fast start-up and ramp-times. AEL demonstrates somewhat lower flexibility, while SOEC is identified as the least flexible technology. Furthermore, the results indicate that dynamic operation likely affect all technologies negatively through reduced efficiency and lifetime. AEL and PEM appear to be the most sensitive, whereas AEM shows the lowest sensitivity. For SOEC, the impact is found to be primarily associated with large temperature variations during start-up and shutdown rather than dynamic operation per se. However, it is emphasized that both SOEC and AEM are still emerging technologies, and research on their flexibility characteristics remains limited.

The study also concludes that all four technologies can contribute to mitigating the three identified power system challenges, to varying degrees depending on the technology. AEM and PEM show the greatest potential to address all three challenges, while greater uncertainties are associated with AEL and particularly SOEC. Flexibility from electrolysers can be procured through various methods, including local flexibility markets and conditional agreements, allowing consideration of the specific flexibility characteristics of each technology. For capacity-related measures (sv. kapacitetsåtgärd), PEM and AEM are assessed as the most suitable technologies. Finally, the study concludes that operational strategies such as hybrid solutions and minimizing the number of start-up and shutdown cycles can reduce degradation while enabling flexibility.