Artiklen her er ikke gratis, men du kan læse eller lytte, fordi Michael Schøt er medlem af Zetland og har delt den med dig.

Hvis du vil vide, hvordan vi løser det der med klimaet, skal du kende den her forkortelse: PtX

VISIONSådan her forestiller danske Energinet og en række europæiske energiselskaber sig, at vindmøller i fremtiden kan lave strøm og grønt brændstof på kunstige øer i Nordsøen. Rendering: Energinet / North Sea Wind Power Hub

Derfor skal du læse denne artikel

To af de allerstørste udfordringer i kampen for en grøn økonomi handler om langdistancetransport og lagring af vedvarende energi. Løsningen på begge dele kan meget vel være at lave strøm om til brændstof eller gas ved hjælp af en stribe teknologier, der går under samlebetegnelsen Power-to-X. Danmark har, mener fortalerne, potentiale til at gøre teknologien til næste kapitel i vindmølleeventyret

Tirsdag efter påske 2019 var en blæsende dag i Danmark. I løbet af formiddagen steg den gennemsnitlige vindhastighed til op mod ti meter i sekundet.

Vindmøller over hele landet snurrede hurtigere og hurtigere rundt, og deres strømproduktion steg og steg. Mere og mere strøm flød til Danmarks nabolande gennem de forbundne elnet, hvor strøm hele tiden handles frem og tilbage til priser, som ændrer sig time for time, alt efter udbud og efterspørgsel.

I takt med at strømproduktionen steg, faldt prisen. Klokken 8 om morgenen kostede en megawatt-time omkring 300 kroner. Klokken 10 kostede den kun 122. En time senere var prisen nede på sølle 22 øre.

Vindmøllerne arbejdede nu så intenst, at de alene dækkede næsten hele Danmarks strømforbrug. Men så, klokken 12, styrtdykkede møllernes strømproduktion. I løbet af blot fem minutter faldt den med næsten en femtedel. Og det var ikke, fordi det var holdt op med at blæse – tværtimod, vinden tog til.

Nej, årsagen var, at en stor mængde vindmøller med ét slag blev koblet af elnettet af deres ejere. Klokken 12 faldt prisen på strøm nemlig ned under nul. Pludselig kostede det næsten 75 kroner at få lov at levere strøm til nettet, og så kunne det bedre betale sig at lade være.

Situationen tirsdag efter påske var ikke enestående, og den illustrerer en af de allerstørste udfordringer ved at skabe et energisystem, hvor vedvarende energi ikke bare er et supplement til fossile energikilder:

Der er ikke overensstemmelse mellem udbud og efterspørgsel.

Nogle gange producerer vindmøller og solceller mindre strøm, end der skal bruges, og så må kraftværker træde til. Andre gange – som tirsdag efter påske – bliver der genereret mere grøn strøm, end nogen kan nå at bruge. Så må nogle af vindmøllerne i værste fald kobles fra, og deres energi går til spilde, medmindre altså ejerne vil betale for at lave strøm.

Jo større en del af energien der kommer fra vedvarende, men ustabile kilder som vind og sol, jo større bliver problemet.

Og det handler ikke kun om vindmøller, der må kobles fra.

Jo lavere prisen på strøm er i de perioder, hvor der kan produceres store mængder vedvarende energi, jo dårligere en investering bliver den vedvarende energi, og jo dyrere og vanskeligere bliver det derfor at fortrænge de resterende to tredjedele af Danmarks samlede energiforbrug, som stadig kommer fra fossile kilder.

De gode nyheder er, at problemet kan løses. Faktisk er der dem, der mener, at en af de mulige løsninger kan blive næste kapitel i Danmarks højt besungne vindmølleeventyr, som med afstand har gjort os til det land i verden, hvor vindenergi leverer den største del af strømmen.

Løsningen, mener de, er at lagre vindmøllestrømmen ved hjælp af kemi, når udbuddet er større end efterspørgslen.

Det vil ikke alene gøre det muligt at gemme strømmen fra et blæsevejr til næste eftermiddag, når det er vindstille – det kunne man også gøre med et batteri. Det vil også gøre det muligt at gemme energien i halve eller hele år, hvilket batterier egner sig mindre godt til. Dermed kan man slippe for de fossile kraftværker, som i dag fungerer som en uundværlig backup, når det ikke blæser.

Men det stopper ikke dér. For overskudsstrømmen fra vindmøller og solceller kan også bruges til at fjerne en anden af de helt store sten fra vejen mod et samfund, der ikke udleder drivhusgasser: at store dele af transportsektoren fortsat vil få brug for energikilder, som hverken fylder eller vejer ret meget i forhold til, hvor meget energi de indeholder.

Batterier er fine til personbiler, men når transportmidlerne bliver større og afstandene længere, begynder problemerne. Hverken transatlantiske flyvninger eller containertransport på tværs af verdenshavene ser ud til at kunne lade sig gøre ved hjælp af batterier i nogen overskuelig fremtid; dertil er batterier simpelthen for store og tunge. Også lastbiltransport over store afstande ser ud til at blive et problem.

Derfor bliver der – sådan lyder vurderingen hos de fleste eksperter – formentlig brug for brændstoffer også i fremtiden og helst i flydende form. Men hvis ikke klimaet skal lide skade, skal brændstofferne være CO2-neutrale. Og det kan de blive ved hjælp af teknologi, som laver strøm fra vedvarende energikilder om til energiholdige kemikalier, som man så kan brænde af for at frigøre energien igen.

Ved at lave vedvarende energi om til energirig kemi kan man altså overkomme to af de helt store udfordringer ved omstillingen til et klimaneutralt samfund: Man kan udjævne den ustabile energiproduktion fra sol og vind, og man kan lave klimaneutralt brændstof – også kendt som flydende el – til de dele af transportsektoren, som ikke kan køre på strøm.

Så hvordan løser vi klimakrisen?

Ja, vores fremtid er truet. Men hvad gør vi så? Tiden er til konkret handling, så på Zetland sætter vi jagten ind på de teknologiske, samfundsmæssige og politiske løsninger, der faktisk kan forhindre eller afbøde klimakrisen. Denne artikel indgår i en serie, der er støttet af fonden Climate Planet Foundation og er del af et fælles bogprojekt, der udkommer i 2020.

Teknologien består af en række processer, som går under samlebetegnelsen Power-to-X, eller bare PtX, hvor X’et så står for … ja, alt det, man kan lave strømmen om til. Og hvis du er kemiingeniør eller noget lignende, så tilgiv mig lige de følgende passager, men jeg synes altså, at det her er lidt vildt.

Man kan nemlig, teknisk set, lave helt almindelig benzin, diesel, flybrændstof og skibsbrændstof ud af strøm fra vindmøller, vand og så … luft. Ja, strøm, vand og luft. Og det er ikke science fiction-teknologi, det hele kan i princippet lade sig gøre nu.

Forklaringen er kemisk: De fossile brændstoffer, vi bruger til transport i dag, er kulbrinter – det vil sige, at de består af kulstof og brint sat sammen på forskellige måder.

I dag fremstiller vi brændstofferne ved at raffinere råolie, der indeholder både kulstof og brint.

Men brinten kan man også skaffe sig ved hjælp af elektrolyse, der bruger grøn strøm til at spalte vand til ilt og brint. Og kulstoffet kan man sådan set suge direkte ud af luften med maskiner, der filtrerer luften for kuldioxid og spalter den til ilt og kulstof (ja, de findes, der står nogle nede i Schweiz, nogle på Island og nogle ovre i Canada).

Alternativt – og noget billigere og noget mindre energikrævende – kan man hente sit kulstof i biomasse, for eksempel halm, madaffald, gylle eller endda menneskeafføring. Og det er nok den vej, som ser mest farbar ud på den korte bane.

Under alle omstændigheder: En stribe kemiske krumspring senere har man – alt efter ønske – klimaneutral benzin, diesel, flybrændstof eller skibsolie, som kan hældes direkte ned i tanken på eksisterende fartøjer. Og endda i udgaver, som brænder langt renere end de samme brændstoffer lavet af råolie, fordi olien indeholder en hel del svovl og andet skidt, som ender i atmosfæren, i naturen og nede i folks lunger, når man brænder den af.

Teknologien kan også bruges til at lave metan, og det er blandt andet her, det store potentiale til at lagre strøm til senere brug ligger. Metan er nemlig hovedbestanddelen i naturgas, og derfor kan man uden videre pumpe den syntetiske metan ned i det eksisterende naturgasnet, som på den måde kan omdannes til et kæmpestort batteri’. Når der mangler sol og vind, kan man så fyre metanet af i kraftværker med helt almindelige gasturbiner.

Nu er det ikke sådan, at alt det her er helt nyt. Den centrale teknologi – elektrolyse – har været kendt i mere end 100 år, og tyskerne lavede syntetisk brændstof i stor stil under Anden Verdenskrig (dog med kul som kulstofkilde, så det var ikke videre klimaneutralt, men lad nu det ligge).

Nej, det nye er, at teknologien nærmer sig det punkt, hvor den kan blive implementeret i en skala, hvor det batter.

Det springende punkt er selvfølgelig, om der kan komme økonomi i skidtet. PtX skal konkurrere med en fossil infrastruktur, som allerede er på plads, og som på verdensplan modtager 5,2 billioner dollars i statsstøtte om året, ifølge tal fra Den Internationale Valutafond. Det er ikke nogen let opgave.

Som det er nu, er både brint og brændstoffer fremstillet med PtX-teknologi alt, alt for dyre til at kunne konkurrere direkte med brint og brændstoffer lavet af naturgas og olie.

Alligevel fandt Energinet, som administrerer Danmarks el- og gasnet, det i april passende at komme med en ekstra analyse om PtX som tillæg til en ellers ret ny analyse fra 2018. Tilbage i 2018 havde man konkluderet, at PtX-teknologi under visse forudsætninger kunne blive rentabelt i Danmark i 2035. I den nye analyse hedder det, at der måske ikke behøver gå mere end fem-ti år.

Det er der ifølge Energinets analytikere fire årsager til.

Den første årsag er den, jeg indledte med: Det bliver snart et problem for vindmølleejere at komme af med deres strøm til en ordentlig pris. Elektrolyseanlæg kan løse problemet ved at aftage strømmen, når der er overskud af vindstrøm. De kan nemlig tændes og slukkes, så de mestendels kører, når det blæser.

Den anden årsag er, at det dyreste led i hele PtX-kæden – elektrolysen – hele tiden bliver billigere. Årsagen er blandt andet, at en stribe store europæiske energiselskaber for tiden investerer i meget store anlæg til at lave grøn brint.

Den tredje årsag er, at der lader til at være et voksende marked for grønne brændstoffer, dels drevet af efterspørgsel på klimavenlige produkter, dels af krav om at blande mere klimavenlige brændstoffer i europæisk benzin og diesel.

Og den fjerde og sidste årsag er, at vedvarende energi fra sol og vind hele tiden bliver billigere – så billigt, at det nu kan betale sig at rejse vindmøller uden støtte af nogen art (trods lejlighedsvise negative strømpriser). De første støttefrie møller i Danmark vil blive rejst på Hirtshals Havn i løbet af 2019.

En af de danskere, som er involveret i at gøre PtX til en god forretning, er professor Søren Knudsen Kær fra Aalborg Universitet.

For mig at se er det her næste etape af vindmøllebranchens udvikling, som kan vise, hvordan vindmøllestrømmen kan blive integreret i hele energisystemet,” siger han.

Søren Knudsen Kær sidder lige nu og designer et demonstrationsanlæg, som gerne skulle stå klar i løbet af 2019 og producere de første dråber grøn metanol. Metanolen skal fremstilles af brint fra elektrolyse og overskuds-CO2 fra produktion af biogas.

Det er et brændstof, som mange danske energianalytikere er glade for – blandt andet fordi det uden videre kan blandes i almindelig benzin. Det er også på tale som muligt grønt brændstof til lastbiler eller skibe – for eksempel sejler færgen Stena Germanica hver dag mellem Göteborg og Kiel med metanol som brændstof.

Tilsvarende arbejder også forskere fra DTU og SDU med PtX, blandt andet gennem projektet eFuel. Her er formålet at lave grønt metan, som kan bruges til at lave grønt flybrændstof.

DEMONSTRATIONSPROJEKTSådan her ser et PtX-anlæg ud fra oven. Det ligger i Hobro og kan lave vindmøllestrøm om til brint. HyBalance / Hydrogen Valley

De danske projekter er dog ikke ligefrem enestående. PtX-branchen er inde i en rivende udvikling i de her måneder, og der sker for eksempel ret meget i Holland og Tyskland.

Alene i Holland er alt det her sket i løbet af 2019: Flygiganten KLM har lovet at købe store mængder flybrændstof fra et kommende anlæg, hvor selskabet SkyNRG vil producere flybrændstof af vindmøllebrint og lokalt bioaffald – i øvrigt med danske Haldor Topsøe som leverandør af teknologi. Metanolfirmaet BioMCN har annonceret planer om at lave grøn metanol i stor skala med brint fra et kæmpe elektrolyseanlæg, som er på tegnebrættet i det nordøstlige Holland. Og danske Ørsted har inkluderet brintproduktion med elektrolyse i et tilbud på en ny, kæmpestor hollandsk vindmøllepark.

I Tyskland er Shell (som jo forresten også er hollandsk) i gang med at opføre et kæmpe elektrolyseanlæg på et raffinaderi ved Rhinen. To endnu større, kommende elektrolyseanlæg er for nylig blevet annonceret, og i marts erklærede selskaberne Uniper og ThyssenKrupp, at de sammen med blandt andet universitetsforskere fra Karlsruhe var lykkedes med at lave grønt metan og hælde det ned i naturgasnettet på et demonstrationsanlæg i Nordtyskland.

Alligevel har Danmark et unikt potentiale, mener Søren Knudsen Kær. Dels fordi vi har store muligheder for at producere brint på vindmølleparker ude i Nordsøen, dels fordi vi allerede har så meget mere vindmøllestrøm i vores elnet end alle mulige andre – sidste år var andelen lige over 40 procent. Det er et godt udgangspunkt for at blive de første, der kommer over de kritiske 50 eller 60 procent, hvor det begynder at blive svært.

Med så megen variabel vindstrøm i nettet kommer der nemlig meget store mængder strøm, når det blæser meget, og de kan være svære at håndtere teknisk og økonomisk – men det kan PtX hjælpe med ved at aftage strømmen. Udfordringen er at gøre teknologien tilstrækkelig energieffektiv, men også at indrette hele systemet, så det giver mening.

Hvis vi her i Danmark kan vise, hvordan man gør det, er der mange andre, som vil komme og spørge, hvordan vi har gjort. I global sammenhæng er Danmark jo ikke andet end et demonstrationsprojekt. Man skal bare tænke det stort,” siger Søren Knudsen Kær.

Vi har virkelig muligheden for at være firstmover, simpelthen fordi vi har det største storskala-demonstratorium i form af vores elnet.”

Men, siger han, vi kommer ikke sovende til succes.

Vi har alle muligheder, men det kræver, at man fra nationalt niveau går ind og støtter op. Man bliver nødt til at afsætte nogle penge til udvikling og demonstration af teknologier til at lagre vindmøllestrøm for at komme videre.”

Og så skal vi, siger han, også stille krav om øget brug af grønne brændstoffer for at hjælpe markedet på vej.

Det er nemlig vigtigt at understrege, at PtX som en egentlig industri stadig er i sin absolutte vorden.

Selv hvis alle de mange PtX-initiativer, som jeg lige har nævnt, bliver store succeser, vil de stadig blot være dråber i verdensøkonomiens store oliehav. Hvis det skal batte noget i forhold til klimaet, er der brug for langt, langt mere.

Det hører også med til hele PtX-historien, at alt ikke er lysegrønt. Teknologien kan nemlig også bruges knap så klimavenligt, og det springende punkt er kulstofkilden. I stedet for biomasse eller CO2 fra atmosfæren kan man bruge kuldioxid, som filtreres fra udledningerne ved forurenende industri. Så giver man dybest set blot noget klimaskadelig CO2 en ekstra tur gennem en motor, før den bliver udledt til atmosfæren.

Og det er jo ikke en langtidsholdbar løsning, eftersom industrien jo også gerne skulle blive klimaneutral i det lange løb.

Skrækscenariet, som blandt andet er blevet tegnet op af den norske miljøstiftelse Bellona, ser sådan her ud: Gamle kulkraftværker får et incitament til at producere CO2, fordi de kan sælge den til producenter af PtX-brændstof, samtidig med at bilfabrikanter mister ethvert incitament til at skifte brændselsmotorer ud med elmotorer – som ellers er langt mere energieffektive – fordi der bare kan puttes såkaldt klimaneutral benzin eller diesel i tanken.

Det er en væsentlig pointe.

Energianalytikere er nemlig ret enige om, at elbiler er eneste vej frem for persontransport. Der går simpelthen alt for meget energi tabt i processen, hvis man først skal lave strømmen om til brint og så til syntetisk brændstof, som ovenikøbet skal hældes på en forbrændingsmotor, der lader det meste af energien slippe væk som varme. At forsøge at redde klimaet på den måde ville kræve helt enorme mængder energi.

Derfor er PtX i samfundsperspektiv kun en løsning der, hvor der ikke er oplagte alternativer – som for eksempel udjævning af strømproduktion over længere perioder, flyvning og tung transport med skibe og måske lastbiler.

Og der kan også hurtigt blive mere end rigelig brug for teknologien til de formål. Den store, nytilkoblede havvindmøllepark Horns Rev 3 ud fra Blåvandshuk ville blot kunne holde to af Mærsks store containerskibe i gang, hvis hele dens produktion gik til at producere skibsbrændstof. Selv de europæiske elselskabers interesseorganisation, som selvsagt har en interesse i at få alting til at køre på strøm, vurderer, at et sted mellem 40 og 60 procent af Europas samlede energibehov også i 2050 skal dækkes af brændsler af den ene eller anden art.

Det betyder et enormt potentiale for PtX, hvis europæiske lande vil skære markant ned på deres forbrug af fossile brændsler. Men det betyder også, at biomasse kan blive en begrænsning. Vi kan nemlig ikke fælde uanede mængder af træer eller dyrke uendelige mængder af energiafgrøder, uden at det får store, negative konsekvenser for biodiversitet, fødevarepriser og klima.

Men … tadaa … her tilbyder PtX-teknologien også løsninger.

Den ene mulige løsning er at hente kulstof til brændstoffer i atmosfæren i stedet for i biomasse, sådan som jeg nævnte til at begynde med. Der er allerede projekter på tegnebrættet, blandt andet et hollandsk, hvor målet er at lave flybrændstof på den måde. Og det behøver ikke være så dyrt, som man måske skulle tro, selv om det kræver meget energi.

Beregninger foretaget af professor Henrik Wenzel og ph.d.-studerende Anders Winther Mortensen fra Syddansk Universitet viser, at en flybillet ville blive 30-40 procent dyrere, hvis brændstoffet skulle laves på den måde. Dermed ville prisen på en flybillet til Thailand havne på niveau med, hvad den var for fem-ti år siden.

Mange flyrejsende ville hilse velkommen at få den mulighed og betale det
ekstra for en grøn billet,” argumenterer de to i et analysepapir, som de har delt med mig.

Den anden mulige løsning er mere radikal; den går ud på simpelthen at droppe kulstoffet.

Mest enkelt kan man bruge brint fra elektrolyse direkte som brændsel. Men især i forhold til transport er der nogle udfordringer ved lige netop dét. Brint fylder nemlig ret meget og skal opbevares under meget højt tryk for at kunne bruges i praksis. Og derfor tiltrækker et andet, muligt brændstof sig stigende opmærksomhed for tiden: ammoniak.

Ammoniak er langt mere energitæt end brint og nemmere at både opbevare og transportere, og så kan man bruge det i almindelige skibsmotorer med meget få ændringer. Og fordi ammoniak er hovedbestanddelen i kunstgødning, findes der allerede en verdensomspændende infrastruktur til at transportere det rundt og masser af viden om, hvordan man gør det.

FREMTIDSFARTØJDet hollandske skibsbyggerfirma C-Job er blandt dem, der er langt fremme med visioner om at bygge ammoniak-drevne skibe. Rendering: PR, C-Job Naval Architects

Derfor er især shippingbranchen i stigende grad blevet opmærksom på mulighederne ved ammoniak. Og det kan også laves af vand, luft og grøn strøm.

Ammoniak består nemlig af brint og kvælstof. Brinten kan laves af vand ved hjælp af elektrolyse, og kvælstoffet kan hives direkte ud af luften, hvilket allerede bliver gjort i kæmpeskala for at lave kunstgødning.

Udfordringen er, som ved al andet PtX-teknologi, at gøre det så effektivt som muligt. Og her er en løsning muligvis på vej fra danske Haldor Topsøe, som i forvejen er verdensførende på markedet for teknologi til at lave ammoniak. Firmaet har udviklet en ny teknik, som slår de to trin sammen til ét, og sammen med Ørsted, Energinet, Equinor og forskere fra DTU og Aarhus Universitet arbejder selskabets seniorforsker John Bøgild Hansen lige nu på at bygge et anlæg, som kan bruge den nye teknik til at lave vindmøllestrøm om til ammoniak.

Det vil gøre det noget mere energieffektivt og billigere, især hvis det skal gøres i mindre skala, og det er det, vi skal vise, at vi kan,” siger han.

John Bøgild Hansen ser det store potentiale for grøn ammoniak i skibstrafikken, men ammoniak er også på tale som lagringsmedie for overskudsstrøm fra sol og vind.

For eksempel har det hollandske energiselskab Nuon og forskere fra universitetet i Delft udviklet et koncept, hvor overskydende strøm fra vind og sol laves om til ammoniak, som så kan fyres af i et gaskraftværk, når der mangler vedvarende energi.

Det projekt, som John Bøgild Hansen er leder for, omfatter såmænd også forsøg med at futte ammoniak af i brændselsceller, hvilket teoretisk set kan bruges som metode til at lave strøm, når det ikke blæser.

Uanset hvilke former for syntetisk producerede brændstoffer, der i sidste ende bliver mest rentable til hvilke formål – og det er stadig et temmelig åbent spørgsmål – vil en opskalering af det hele til globalt eller blot europæisk plan under alle omstændigheder betyde et enormt behov for vedvarende energi. I hvert fald hvis store dele af transportsektoren skal over på klimaneutrale PtX-brændstoffer.

Formentlig er det mest realistiske at producere en betydelig del af brændstofferne, hvor der kan høstes store mængder billig grøn energi fra vand-, vind- eller solkraft, og så eksportere derfra til resten af verden.

En analyse fra analysevirksomheden Frontier Economics har peget på lande som Norge, Chile, Australien og Marokko som mulige kandidater til produktion af PtX-brændstoffer i stor skala.

Men inden vi når dertil, kunne vi i Danmark måske blive dem, der gør teknologien moden.

Vi har faktisk de største spillere inden for området, så derfor er vi unikt placeret for at gøre noget ved det her,” siger John Bøgild Hansen.

Han remser op, hvordan Danmark både har potentiale til at lave store mængder vindstrøm, et livligt forskningsmiljø på universiteterne, en fremsynet administrator af el- og gasnet i form af Energinet og så en stribe store virksomheder, der kan drive udviklingen:

Der er hans eget Haldor Topsøe, som ikke kun er verdensførende inden for ammoniak, men også kan levere en stribe andre PtX-teknologier. Der er en gigantisk rederibranche med blandt andet Mærsk, som har sat sig for at være klimaneutralt i 2050. Der er en af verdens største vindmølleproducenter i form af Vestas. Og så er der Ørsted, verdens største aktør inden for opstilling af vindmølleparker til havs.

Du kan ikke få et bedre hold til de her ting,” siger John Bøgild Hansen, og det er ikke engang med danske briller på, det er globalt set.”

Tak til professor Jens Oluf Jensen, DTU, og Energinets PtX-analytikere for hjælp med at forstå teknologien og hvad den kan bruges til.

Nå, så kom det akavede øjeblik

Det er nu, vi bare siger det direkte: Bliv medlem, hvis du sætter pris på viden og nuancer.

Bliv medlem