PtX: udnyttelse af vedvarende energi fra 2023

PtX – Power to X er en opblomstrende industri, hvor målet er at omdanne elektricitet til grønt brændstof, kunstgødning mm. Det er dog som med alt andet ikke udelukkende en dans på roser – læs med for et par indblik i teknologien mm.

PTX – DANMARKS NYE GRØNNE EVENTYR OG EKSPORTSUCCES?

PtX – Power to X kan blive en vækstmotor for Danmark fremad, og Danmark er allerede langt mht antal power-to-x virksomheder – men det kræver ansvarlig omgang med energien og høj fokus på power-to-x effektivitet fremfor pengene fra offentlige støtteprogrammer.

Power to X hyldes som den nye grønne vej til elektrificering af tung transport, industriprocesser og meget andet. Og det er korrekt, at teknologien har muligheder for at komme til at spille en markant rolle i fremtiden i jagten på et endnu mere bæredygtigt energisystem med fx grøn brint. Men det bør gøres rigtigt ud fra et miljømæssigt perspektiv, og ikke blot økonomisk tænkning.

For klimaet har brug for langsigtede løsninger, og her er der flere forhindringer på vejen for PtX operation, som jeg ser det i øjeblikket.

HVAD ER POWERTOX?

Processen bag er egentlig i den simple form, at energi fra fx overskydende solcelle- eller vindmølleproduktion omdannes til brint, metanol eller andre produkter, der på denne måde kan “lagre” energien fra vedvarende energiproduktion og altså dermed giver en højere udnyttelse af den grønne strøm.

I og for sig, er både teknologierne bag og tankerne med teknologierne meget fornuftige. Vi har brug for at kunne lagre den grønne elektricitet i større skala end hidtil, da vi rent praktisk i dag oplever rent faktisk at have overskudsproduktion.

Det ses, når jyske vindmøller står stille på vindrige dage. Tyskland ringer ofte og får slukket vores vindmøller, da de pga. intern politik ikke kan slukke egne.

POWER TO X FRITAGES FRA AT OVERHOLDE KLIMAKRAV

Klimakrav kan fraviges mod al logik og formål. For projekter opført indenfor 5 år behøver ikke udelukkende bruge vedvarende energi. Kompensationen kommer direkte fra EU-kommissionen. Noget der virkelig vækker bekymring på klimaets vegne, da teknologien netop var udset som den geniale løsning, der skulle absorbere den overskydende vedvarende energi fra solceller og vindmøller, når vi ikke har nok forbrug til at sluge strømmen.

Nu åbnes der for, at disse anlæg kan aftage strøm som alt andet forbrug (link).

Så mens hr og fru Jensen og mange andre forbrugere i energimarkederne må sætte ind for at opfylde de nye klimakrav 2023, ser det altså ud til at mastodonter som det påtænkte Megaton i Sønderjylland kan forbruge strøm på alle tider af døgnet.

Det er der også mange andre forbrugende virksomheder, der kan – men hovedformålet med PtX er at udnytte den vedvarende overskudsstrøm i en form for lagring. Dette kan så være i form af hydrogen eller ammoniak eller lignende – men det kan og skal ikke være meningen, at der skal omdannes elektricitet fra kulproduceret elektricitet til PtX. Det giver simpelthen rent fysisk og matematisk ikke megen mening.

TAB I KONVERTERINGEN ER STOR

Det tabte ved konvertering fra el er simpelthen for stor ved nuværende kendskab til teknikkerne bag – så er det bedre at bruge strømmen direkte fremfor at lagre den.
Mange energiforbrugende virksomheder arbejder med lca-beregninger og arbejder altså for at nedbringe udledningen af drivhusgasser i form af CO2. Dette arbejde skal ikke latterliggøres af at store anlægsprojekter gør strømmen endnu dyrere, fordi et af disse anlæg har så store faste omkostninger, at de kan betale langt mere for strømmen blot for at holde gang i produktionen i forhold til en producent af tæpper, møbler eller den lokale hal.

FOKUS BØR VÆRE KLIMAKRAV

Det giver ingen mening, såfremt det er økonomien, der pludselig skal drive investeringerne. Så taber vi alle. Det må og skal være med tanke på klimaet og altså lagring af den overskydende vedvarende energi, at vi investerer i PtX. Det er vel netop derfor vi opstiller vindmøller, solceller, atomkraftværker og andet – for netop at nedbringe CO2-udledningen fra fossile brændsler.

“Green Hydrogen” kaldes det, når vedvarende energi omdannes til brint. Men det kan vel næppe kaldes grønt, såfremt det i perioder er produceret på kul eller sågar olie.

Så foretrækker jeg i hvert fald pink (brint produceret på atomkraft).

FAQ – OFTE STILLEDE SPØRGSMÅL OM PTX

Hvad står PtX for?

Står for Power to X, og er omdannelsen af elektricitet til andre former for energiindholdige former – fx brint, metanol eller ammoniak

Hvordan laver man PtX?

Der findes forskellige former og processer bag. En af de mere omtalte er elektrolyse, der omdanner elektricitet til brint.

Her omdannes H2O (altså vand) til H2 ved at spalte vandet – en proces, der altså kræver energi.

Hvad er grøn PtX?

Grøn brint produceres med brug af vedvarende energi Såsom produceret på energiøen i Nordsøen, såfremt denne kommer til at blive bygget.

Hvad er pink PtX?

Pink brint produceres med strøm fra atomkraft. Det er altså at sidestille med grøn brint, når man kigger på udledningen af CO2.

Hvad er grå PtX?

Grå brint har højere co2-udledning end både pink og grøn. Det produceres via dampreformering af naturgas og udgør den største del (endnu).

Hvad er blå PtX (ccs og powertox)?

Blå brint er grå, hvortil der følger en form for CO2-fangst – CCS (Carbon Capture & Storage – co2fangst transport og lagring).

HVAD ER BRINT?

Som en enmandsvirksomhed, der rådgiver virksomheder omkring køb af energi og grønne investeringer, er hydrogen – eller brint på dansk – en af de energiformer, jeg har interesse i. Den har enorm bevågenhed i medierne, men vi bør huske på at komme hele vejen rundt omkring dette – så vi ikke bliver fartblinde, men holder fokus på de mest bæredygtige alternativer.

Hvad er brint: En farveløs, lugtfri og let antændelig gas, der er den mest udbredte kemiske forbindelse i universet. Det kan fremstilles fra en række forskellige råstoffer, inklusive naturgas, biomasse og vand.

Brint formel = h2.

Dermed er brint altså ikke helt det samme som hydrogen, da brint består af to hydrogenatomer, der bindes sammen af elektroner, hvorfor det reelle navn er dihydrogen – men kaldes ofte blot brint i flæng.

Der bruges knap 90 millioner ton årligt i verden – et tal, der er spået vil stige til 180 mio ton i 2030 (iea).

Fremstillingsmetoder

Der er flere produktionsmetoder, men nogle af de mest almindelige metoder er dampreformering af naturgas og elektrolyse af vand. Valg af metode afhænger af flere faktorer, herunder tilgængeligheden af ​​råvarer, energiomkostninger og miljøpåvirkninger.

Dampreformeringen af naturgas er den mest almindelige metode, hvor metanet i naturgassen reagerer med damp for at producere H2 og kuldioxid.

Elektrolyse af vand indebærer brug af elektrisk energi til at dele vandmolekylerne i H2 og oxygen.

Anvendelse

Spektret af anvendelsesmuligheder er bredt;

– Som brændstof til transport (fx brændselsceller i biler) – I industrien til fremstilling af kemikalier – Lager for vedvarende energikilder såsom sol og vind – Eksperimenterende anvendelser i rumfart – Varme- og energiproduktion – Ligeledes til stålproduktion – Militære applikationer

MULIGHEDER OG UDFORDRINGER VED BRUG SOM ENERGIKILDE

Fordele:

Ren energikilde: Kan være en ren energikilde, der kun afgiver vand som biprodukt. Der er ingen CO2-udledning, hvilket betyder, at det kan få en rolle i reduktionen af drivhusgasemissioner og bekæmpelsen af klimaforandringer

Fleksibilitet: Kan bruges i mange forskellige applikationer, og det kan lagres og transporteres på mange forskellige måder, hvilket giver fleksibilitet i forhold til at imødekomme forskellige energibehov

Høj effektivitet: Brug af brændselsceller med h2 som brændstof kan give en højere energieffektivitet end traditionelle forbrændingsmotorer

Lang levetid: Brændselsceller og elektrolyseapparater, der bruger brint, har en længere levetid end traditionelle batterier, hvilket gør dem mere holdbare og pålidelige

Udfordringer:

Høj produktionsomkostning: Produktionen er stadig en dyr og tung proces, og der skal investeres i teknologi og infrastruktur for at gøre det mere økonomisk bæredygtigt

Lav energitæthed: Energitætheden er lav i forhold til traditionelle brændstoffer som benzin og diesel, hvilket betyder, at store mængder skal transporteres og lagres for at levere samme mængde energi

Sikkerhedsrisici: Det er en eksplosiv gas, og der er visse sikkerhedsrisici forbundet med dens produktion, lagring og brug. Der skal tages passende forholdsregler for at minimere risikoen for ulykker

Manglende infrastruktur: Der er behov for at bygge en nødvendig infrastruktur til produktion, transport og distributionen, hvilket kan tage tid og kræve betydelige investeringer

AMMONIAK – OPKALDT EFTER AMON (EGYPTISK GUD)

Ammoniak er en vigtig kemisk forbindelse, som anvendes som gødning og i fremstillingen af forskellige kemikalier. Traditionelt er det blevet fremstillet ved Haber-Bosch-processen, som kræver høje temperaturer og tryk samt store mængder af naturgas som råmateriale.

Dette har stor indvirkning på miljøet, og derfor er der fokus på at finde mere bæredygtige alternativer.

Hvad er ammoniak og er det farligt: Farveløs kemikalie med en skarp, karakteristisk lugt og er en alkalisk forbindelse, hvilket betyder, at den kan neutralisere syrer for at danne salte. Den er let opløselig i vand og danner ammoniakvand, som er en svag base.

Den er giftig og derfor er den farlig at indånde og kan forårsage alvorlige sundhedsproblemer.

Kemisk formel = NH3 – bestående af en nitrogenatom og tre hydrogenatomer (Wikipedia).

VIDSTE DU: GRØN AMMONIAK

Den grønne ammoniak produceres ved både elektrolyse og spaltning samt anvendelse af Haber-Hosch-metoden.

Forskellen ved anvendelse af metoden her, er dog at input er i den grønne ende med vedvarende energi, vand og luft. Dermed mindskes CO2-udledningen, og der benyttes ikke fossile brændsler – medmindre den vedvarende strøm ikke er tilstede og produktionen så må klares via. konventionel strøm. I det tilfælde, vil tabene i omdannelsen af energien være en hæmsko for, at det render rundt og rent faktisk batter.

FREMSTILLING FREMAD MOD MINDRE CO2

PtX har potentiale til at producere ammoniak på en mere bæredygtig måde, da det kan bruge forskellige råmaterialer, herunder CO2 og affald. Derudover kan teknologien integreres med vedvarende energikilder som sol- og vindkraft, hvilket kan gøre produktionen mere bæredygtig.

I dag er det under udvikling, og der er begrænset kommerciel anvendelse, selvom det efterhånden tager fart. Det skyldes de høje omkostninger og lave produktionskapacitet sammenlignet med Haber-Bosch-processen. Men der er også behov for yderligere forskning og udvikling for at forbedre teknologiens stabilitet og pålidelighed i drift.

På lang sigt kan PtX dog have store fordele, hvis den kan udvikles og implementeres på en effektiv og bæredygtig måde. Det kan give mulighed for at producere uden brug af fossile brændstoffer og med lavere CO2-udledning. Det kan også give os en større fleksibilitet i valg af råmaterialer og åbne op for nye muligheder inden for bæredygtig produktion forskellige kemikalier.

De fem største forbrugende lande af ammonia på verdensplan er

Kina
Indien
USA
Rusland
Indonesien

Nogle af de største producenter og -forbrugere omfatter

Yara International
CF Industries
EuroChem
OCI Nitrogen

Forbrugende industrier og anvendelse

Landbrug: primært som en gødning, da den indeholder kvælstof, som er afgørende for planternes vækst
Kemisk industri: en vigtig råvare i produktionen af mange kemikalier, herunder nitrogen-gødning, salpetersyre og ammoniumsulfat
Raffinaderier: bruges i nogle raffinaderier som en kilde til brint, som kan bruges til at fjerne svovl fra brændstoffer
Fødevareindustrien: i nogle fødevareforarbejdningsprocesser, f.eks. som en sterilisation i kødindustrien

METANOL – OG DETS EGENSKABER

Methanol er en simpel alkohol, der har været kendt siden oldtiden. Kendt for sin farveløse og brændbare egenskaber og er en vigtig kemikalie i mange industrielle processer og produkter. Det blev første gang isoleret i ren form i 1661 af den italienske læge og naturforsker Robert Boyle.

Kemisk formel = H3C-OH

Hvad bruger man metanol til?

En bred vifte af anvendelsesmuligheder gør sig gældende og det anvendes i produktion af formaldehyd, acetaldehyd, acrylsyre, methyltertiærbutyæter (MTBE), metylamin og mange andre kemikalier. Derudover kan den også anvendes som brændstof i brændselsceller og som råmateriale til produktion af biodiesel.

Hvordan fremstiller man metanol?

Kan fremstilles ved flere forskellige metoder, herunder dampreformering af naturgas eller biomasse, syntese fra kulilte og H2 og reduktion af kuldioxid. P-T-X gør det muligt at fremstille det på en mere bæredygtig måde, da der kan bruges vedvarende energikilder som vind- og solenergi og forhåbentlig a-kraft til at producere hydrogen, der derefter bruges til fremstillingen.

Konventionel: Den mest almindelige form, der typisk fremstilles ved at omdanne naturgas, kul eller råolie gennem methanol-syntese.

Biomethanol: Fremstilles ved at omdanne biomasse, såsom træaffald, plantemateriale eller affaldsprodukter, ved hjælp af en proces, der kaldes biomethanol-syntese. Biometanol kaldes bæredygtig og CO2-neutral form for methanol, da biomassen siges at absorbere CO2, mens den vokser, og frigiver den, når den nedbrydes.

Man skal dog huske, at der også er transport heraf frem og tilbage, så regnestykket går måske ikke helt op – men bedre end konventionel er det.

E-methanol: E-methanol, eller elektromethanol, fremstilles ved at bruge elektrolyse til at omdanne vand og CO2. Processen kræver elektricitet fra vedvarende energikilder såsom atomkraft, vind- eller solenergi, og e-methanol kan derfor betragtes som en bæredygtig form for metanol.

Både bio- og e-metanol kan bruges som alternativer til konventionel og er mere bæredygtige og miljøvenlige. De kan også bruges i samme applikationer som konventionel, herunder som råmateriale til produktion af kemikalier, brændstof til brændselsceller og som rensevæske i laboratorier. Forskellen mellem de forskellige former ligger primært i deres produktionsproces og kilder, og de kan derfor have forskellige miljømæssige konsekvenser og omkostninger.

FARER VED METHANOL

Kan være farligt at arbejde med, og der er visse risici forbundet med dens anvendelse. Det er en giftigt kemikalie, der kan forårsage alvorlige sundhedsproblemer, hvis det indtages eller indåndes. Derfor skal der tages sikkerhedsforanstaltninger ved håndtering og transport heraf.

PtX-PROJEKTER I DANMARK

GreenLab Skive

Greenlab Skive et demonstrationsanlæg, der har til formål at vise, hvordan forskellige teknologier kan kombineres til at skabe et integreret energisystem baseret på vedvarende energikilder og Power-to-X-teknologier. Anlægget er placeret i Skive og består af en række forskellige teknologier, herunder en vindmølle, solcelleanlæg, batterier, elektrolyseanlæg og brændselsceller.

GreenLab Skive arbejder også med at udvikle og demonstrere brugen af grøn h2 som brændstof til transport og industri. GreenLab Skive ligger på vejen fra mit hjem og op til min far i Roslev, så jeg kører ofte forbi (ligegyldig info).

HØST

HØST er et forsknings- og demonstrationsprojekt, der har til formål at udvikle teknologier til produktion af grøn hydrogen og biomethan fra biomasse. Projektet er et samarbejde mellem Aarhus Universitet, Danmarks Tekniske Universitet og flere virksomheder og er støttet af Energistyrelsen.

HØST-projektet arbejder på at udvikle en række forskellige teknologier, herunder termokemiske processer og biologisk baserede processer, til at producere grøn h2 og biomethan.

H2 Denmark

H2 Denmark var et samarbejde mellem en række virksomheder og forskningsinstitutioner, der arbejdede på at etablere et dansk hydrogenøkosystem. Projektet omfattede både produktion, transport og anvendelse og var støttet af Infrastrukturpuljen.

Smart Energy Systems

Smart Energy Systems er et forskningsprojekt, der arbejder på at udvikle teknologier og løsninger til at integrere vedvarende energikilder og Power-to-X-teknologier i energisystemet. Projektet er samarbejde mellem danske og internationale forskningsinstitutioner og er støttet af EU.

H2RES – Hydrogen Valley Denmark

H2RES-projektet er en samling af projekter, der har til formål demonstrere, hvordan storskala offshore VE-produktion kan anvendes til produktionen af grøn H2 via elektrolyse. Projektet er støttet af Energistyrelsen og omfatter både udvikling af teknologier til produktion og anvendelse, samt etablering af infrastruktur til transport og distribution af hydrogen.

Partnere i projektet tæller pr. marts 2023: Everfuel, Ørsted, Green Hydrogen Systems, NEL, DSV, Brintbranchen, Energinet og EUDP.

HyBalance

HyBalance var et projekt, der skulle demonstrere anvendelsen af brint i energisystemerne. H2 produceret fra elektrolyse, skal muliggøre lagring af vindenergi og dermed hjælpe med balancering af elnettet udover at det skal anvendes i transportsektoren og i industrielle virksomheder.

Projektet sluttede i oktober 2020, mens Air Liquide fortsat opererer fabrikken og producerer til egne kunder derfra.

FREMSKRIVNING AF ELEKTRIFICERING I DANMARK

H2 spiller en stor rolle i Energitilsynets satsning på at nå klimamål i Danmark. For ingen politikere tør udtale sig om, at det er værd at satse på mindre vækst, eller ligefrem degrowth – der skal vækstes, og så er vi tvunget til at finde løsninger på klimakrisen.

Spørgsmålet er, om det lader sig gøre.For en fordobling af Danmarks elforbrug frem mod 2040 lyder ikke til noget, der er foreneligt med mindre udledning af drivhusgasser, trods produktion af grøn eller tilmed blåt H2. Det kræver, at vi bliver meget bedre til at passe på jordens knappe ressourcer – og energi er og bliver en fast størrelse, der bliver svær at få til at være 100% udledningsfri.