Energiværker: Put vind i brændstoftanken

Klimavenligt brændstof til transportsektoren og bedre udnyttelse af den vedvarende energi. Det er bare to af de fluer, der potentielt kan klares med ét smæk ved at etablere nye energiværker, hvor forskellige energisektorer spiller sammen i et cirkulært kredsløb.

Søren Knudsen Kær nord for Hobro

Af Niklas Bøgh Bonnemose Grafisk produktion: Tina Højrup Foto: Maria Tuxen Hedegaard


10 juli 2018

Marken er flad og varm, kornet er knastørt, og området nord for Hobro bærer i det hele taget tydeligt præg af en lang tør sommer. Store gårde ligger spredt med god afstand til naboerne, og nogle kilometer væk ligger Rockwools produktion. Fabrikken er dog lige udenfor synsvidde, og det ærgrer professor Søren Knudsen Kær sig lidt over.

- Det ville have været fint hvis vi kunne få den med i baggrunden på billederne. Det er jo faktisk et vigtigt element i forhold til vores tanker om at koble de forskellige sektorer sammen, siger han.

Vi er på marken lidt nord for Hobro, fordi det er her Søren Knudsen Kær og hans samarbejdspartnere har ambitioner om at etablere et stort energiværk, der ved hjælp af elektrolyse skal producere CO2-neutralt biobrændstof til industrien og transportsektoren.

citat Søren Knudsen Kær

-  Vi vil simpelthen sælge flydende vindenergi. Når vi i dag gerne vil eksportere vind-energi, så er der mange andre, der også gerne vil eksportere og så er værdien meget lav, men laver vi det til biometanol, så er prisen afkoblet fra elprisen, siger Søren Knudsen Kær, der er professor ved Institut for Energiteknik ved Aalborg Universitet.

Placeringen lige nord for Hobro er langt fra tilfældig. Den lokale landboforening Agri Nord har nemlig planer om at placere et stort biogasanlæg i området, der skal producere op mod 20 millioner kubikmeter bionaturgas om året, og nærheden til biogasproduktionen og Rockwools fabrik spiller centrale roller i planerne for et nyt stort energiværk, der skal udnytte overskydende vindstrøm til at producere bæredygtigt brændstof til for eksempel transportsektoren.

Tanken er at bygge et værk, der i en cirkulær proces kobler en række produktioner sammen, så værket ved hjælp af elektrolyse udnytter strømmen fra vindmøller bedre, nyttiggør CO2 fra biogasanlægget og samtidig producerer biometanol, der kan bruges som brændstof også i den tunge transport. Oven i købet vil den ilt, der opstår i elektrolyseprocessen, blive solgt via en rørledning til Rockwool, som bruger store mængder af ren ilt i sin produktion.
Den cirkulære tankegang i anlægget viser sig også ved, at varmen fra elektrolysen føres tilbage til biogasanlægget, hvor det bidrager til produktionen af biogassen

 Grafik over metanolværk i Hobro
Hos Rockwool har man allerede meldt sig meget interesseret i at aftage ilten:

- Det er et usædvanlig godt projekt, som ud over at være bæredygtigt, vil forsyne Rockwool med ilt til vores produktion. Vi bruger store mængder ilt, som i dag leveres med tankvogne. Lykkes dette projekt, vil det være en stor gevinst for området. Vi har stor fokus på bæredygtighed, og det her en cirkulær grøn tankegang, som tillige giver god økonomi, siger fabrikschef Herluf Nielsen.

Det er netop koblingen af flere forskellige sektorer, der er afgørende for, at værket på et tidspunkt kan blive til virkelighed.

- Det hele handler om at få værdi ud af alle energistrømmene, og i den henseende er det her den bedste placering til at lave sådan et værk. Forhåbentlig kan vi så løbende få udviklet teknikken, så biogassen bliver billigere at producere og elektrolysen bliver billigere, så det måske ikke er så vigtigt, at man kan få betaling for ilten. Og så kan der være en business case i det ved flere andre biogasanlæg rundt om i landet, siger Søren Knudsen Kær.

Analyse viser behov for at koble energisektorer
Tankerne fra Hobro vækker genklang hos Energinet. Vindenergi og el fra solceller fylder nemlig stadig mere i det danske elsystem, men produktionen svinger i takt med antallet af solskinstimer og hastigheden på møllevingerne. Derfor er der brug for metoder til at udnytte energien, også når der produceres meget vind- eller solenergi. 

- El er en "letfordærvelig" vare, der helst skal forbruges lige så snart, den er produceret, da det er dyrt og besværligt at lagre i store mængder. Derfor er det afgørende for udbygningen af elproduktion fra vind og sol, at vi både kan udveksle over landegrænser og udnytte den grønne og billige elproduktion i andre energisektorer, som fx varme, transport, gas og brændstoffer. Vi skal simpelthen sikre, at vi får gevinst af den vedvarende elproduktion også i de perioder, hvor der produceres meget af den, siger energistrategisk rådgiver i Energinets Elsystemansvar, Carsten Vittrup.

Udfordringen med at udnytte de stadigt stigende mængder af vedvarende elproduktion er et af de emner, der behandles i analysen Systemperspektiv 2035 fra Energinets Elsystemsansvar.

Analysen tager udgangspunkt i forskellige fremtidsscenarier for den overordnede udvikling i den europæiske energiforsyning.
Selv hvis man kigger på det mindst grønne af fremtidsscenarierne, vil der komme meget mere vindkraft og solenergi i Europa. I Nordvesteuropa vil andelen af vind og sol i elforsyningen således være fordoblet i 2035. 

Udvikling i VE-el
Grafik: Forventning for 2020 er fra Energinets Analyseforudsætninger 2017 (AF17)
ST står for Sustainable Transition, og er det mindst grønne scenarie i Systemperspektiv 2035
GCA står for Global Climate Action, og er det mest grønne scenarie i Systemperspektiv 2035.

Med den seneste danske energiaftale har folketingets partier desuden vedtaget, at den vedvarende elproduktion i Danmark i 2030 skal være mindst lige så stor som elforbruget.
Spørgsmålet er derfor, hvordan man får ”lagret” den vedvarende elproduktion i de perioder, hvor der produceres mere, end elforbrugerne aftager.
Udfordringen med at lagre den vedvarende energi behandles også i Systemperspektiv 2035, og her opregnes en række muligheder for at lagre el ved at integrere det danske elsystem med nordisk vandkraft og med elsystemerne i Nordvest- og Østeuropa. Begge dele vurderes som vigtige virkemidler, der dog ikke kan stå alene. Det samme gælder etableringen af ellagre som for eksempel batterier.

- Ellagring i batterier kan udglatte elproduktionen over nogle timer og over et døgn på lidt længere sigt, men selv med markante prisfald på batterier bliver det næppe rentabelt at lagre elproduktion i mange dage – og slet ikke over uger og måneder. Derfor skal vindkraften udnyttes i andre energisektorer, det man i dag kalder sektorkobling, siger Carsten Vittrup.

Alternativ lagring af el

Grafik: Systemperspektiv 2035 er en analyse fra Energinets Elsystemansvar. Læs den her.
 
Med brint som brobygger
Løsningen kan altså være at udnytte en større del af den vedvarende el andre steder end i elnettet, og på vejen fra grøn strøm i kablerne til grønne brændstoffer, er brint en vigtig brobygger mellem de forskellige energisektorer.

En metode er ”Power-to-Gas”, hvor el via elektrolyse omdannes til brint, som kan anvendes direkte, transporteres i et brintnet eller laves til metan, der kan tilføres gassystemet. Brinten kan dog også konverteres til højværdi-energiprodukter som for eksempel flydende brændstoffer, kunstgødning eller plast – det man kalder ”Power-to-X”.
Lige meget hvilken af disse løsninger, der vælges, så handler det om at koble de forskellige energisektorer sammen, og her præsenterer Systemanalyse 2035 energiværker i forskellige udformninger som et muligt middel. Fælles for modellerne er den cirkulære tankegang, hvor el fra vedvarende energi konverteres til andre energiformer, samtidig med at biprodukter som ilt og varme udnyttes. 

Elektrolyseanlæggene har den store fordel, at de kan køre meget fleksibelt, så de kun forbruger strøm, når der er meget el, og prisen er lavest. På den måde kan elektrolyseværkerne hjælpe med at balancere elsystemet og holde prisen på el på et mere jævnt niveau.

Energiværk ved høj elproduktion

Grafik: Forenklet model af et energiværk, som beskrives nærmere i Systemperspektiv2035. VE-brændstoffer er brændstoffer baseret på vedvarende energi, i modellen her er det mere specifik electrofuels (e-fuels), der indeholder brint produceret via elektrolyse.

Energiværkerne kan indrettes sådan, at de også kan producere el på vindstille gråvejrsdage, hvor vind og sol ikke leverer tilstrækkeligt med strøm, for eksempel ved, at man her udnytter den grønne gas, som værket tidligere har produceret til at drive gasturbiner.

 Energiværk ved lav elproduktion
 
Den fleksible produktion, der indretter sig efter mængden af grøn el, betyder, at energivær-kerne kan være med til at sikre den fortsatte udbygningen af vedvarende elproduktion fra vind og sol, så det ikke bare kommer til at dække langt størstedelen af vores klassiske elfor-brug, men også en meget stor del, af det samlede energiforbrug. Det vurderer energistrate-gisk rådgiver, Carsten Vittrup:

- To af de store udfordringer ved udbygningen af vedvarende energi er, at vi både skal sikre forsyningssikkerheden på en vindstille dag med gråvejr, og samtidig kunne nyttiggøre den vedvarende elproduktion, når vinden blæser. Her kan energiværkerne spille en vigtig rolle i balanceringen af elnettet, samtidig med, at de producerer CO2-neutralt brændstof til for eksempel transportbranchen, siger Carsten Vittrup.

Hydrogen Valley
I Hobro har arbejdet med at producere brint ved hjælp af elektrolyse stået på i flere år, og man har etableret erhvervsfremmecentret Hydrogen Valley, der er en del af klyngen House of Energy. Det er herfra tankerne om det nye energiværk er opstået, og der ligger allerede elektrolyseanlæg i mindre skala i byen.

Kun få kilometer fra marken, hvor Søren Knudsen Kær håber at se et energiværk, er der således allerede bygget anlægget HyBalance, der ved hjælp af elektrolyse skal levere brint til blandt andet busser i Aalborgs offentlige trafik, samtidig med at det skaber balance på elnettet.
Her står en række hvide containere koblet op med avancerede tappesystemer allerede klar til at levere brint til produktionen hos en nærliggende metalvirksomhed, og kigger man ud mellem delene af det skinnende nye anlæg, så kan man se første etape af brintudviklingen i byen. Her står nemlig et par gamle og noget mere vejrbidte lagertanke fra et elektrolyseværk, der blev etableret for knap 10 år siden.

HyBalance værket

Foto: HyBalance anlægget indvies i september, bagerst ses lagertankene fra Hobros første brintanlæg. 

- Det er jo sådan man skaber en udvikling, at man begiver sig ud på rejsen og tager et skridt ad gangen. Erfaringerne kan man så bygge videre på, sådan som vi har gjort det på det nye anlæg, vi går på nu. Det skal producere 10 gange mere brint end det gamle, forklarer Lars Udby, der er projektudviklingschef hos Hydrogen Valley. 

HyBalance indvies i september, og erfaringer herfra skal udnyttes i det kommende energiværk nord for byen, der skal være 15 til 20 gange større, og hvor slutproduktet bliver metanol, der for eksempel kan tilsættes benzin som biotilsætning eller videreforædles til brug i andre dele af transportsektoren. 

- Det er tankegangen fra de tidligere projekter i Hobro, som vi gerne vil arbejde videre med. Fordelen ved at producere et biobrændstof som metanol i stedet for ren brint er, at det er lettere at transportere, og det vil nemmere kunne passes ind i vores nuværende transportsystem, siger Søren Knudsen Kær.

Lars Udby og Søren Knudsen Kær

Foto: Søren Knudsen Kær og Lars Udby på HyBalance anlægget i Hobro.

Metanol produceret ved hjælp af elektrolyse er et 2. generations biobrændstof, og da brændstoffet produceres af blandt andet CO2, der ellers ville blive ledt ud i atmosfæren fra biogasanlægget, så er brændstoffet CO2-neutralt, når det benyttes.

- Første generation af biobrændstof har fået hård kritik for, at man i processen har benyttet for eksempel sukker eller majs, der kunne være brugt som fødevarer, men den problematik er vi ude over her. Når CO2 tilføres fra biogas og elektriciteten til elektrolysen i overvejende grad kommer fra vindkraft, så er der tale om et meget grønt produkt, siger Søren Knudsen Kær.
 
Ambitionen er et værk, der årligt omdanner 160.000 MWh, eller godt 35.000 husstandes årlige elforbrug, til metanol.
Metanolen er ikke bare en mere bæredygtig biotilsætning end første generation af biobrændstoffer, den kan også sælges til en højere pris blandt andet på grund af stigende EU-krav til iblanding af avancerede biobrændstoffer i benzin.

Grøn dansk styrkeposition
Kombinationen af en stigende efterspørgsel avancerede biobrændstoffer og den danske styrkeposition indenfor vedvarende energi betyder, at produktionen af avanceret biobrændstof kan blive en rigtigt god forretning for Danmark.

- Ligesom Danmark allerede nu er hastigt på vej til at blive en markant datacenterhub, så kan vi også blive en biobrændstofhub, hvis vi er dygtige til at koble de forskellige sektorer og skabe energiværker, siger energistrategisk rådgiver i Energinets Elsystemansvar, Carsten Vittrup.

I analysen Systemperspektiv 2035 oplistes da også en række forudsætninger, der sætter Danmark i en fordelagtig konkurrenceposition i forædling af grøn strøm til højværdi energi-produkter, som kan sælges på det internationale marked. Det gælder blandt andet de store mængder af vindenergi fra Nordsøregionen, et fjernvarmesystem, der kan udnytte over-skudsvarme og stor erfaring med at håndtere biomasse i energisektoren.

- Vi har i Danmark stor erfaring med og fokus på at sammentænke de forskellige energisystemer, og samtidig kan Danmarks stærke grønne brand øge tiltroen til VE-produkter herfra, siger Carsten Vittrup. 

Hos branche- og arbejdsgiverorganisationen Drivkraft Danmark, der har hovedparten af de danske benzinselskaber som medlemmer, ser man også et stort potentiale i biometanol.

- Metanol er et af verdens mest handlede kemikalier, så kan man producere det bæredygtigt og til den rigtige pris, så er mulighederne næsten uendelige – herunder at bruge det som brændstof også til den tunge transport, siger Michael Mücke Jensen, der er Teknik og miljøchef hos Drivkraft Danmark.

Teknik – og miljøchefen vil ikke spå om, hvilke 2. generations biobrændstoffer, der bliver de mest udbredte. Han er dog ikke i tvivl om, at de avancerede og mere CO2-neutrale biobrændstoffer har en stor fremtid, ikke mindst hvis der stilles meget håndfaste krav om iblanding af avancerede biobrændstoffer i benzin og diesel. Drivkraft Danmark har selv opfordret til et krav på 10% i 2030.

- Jo flere avancerede biobrændstoffer jo bedre, så min opfordring til politikerne er at skabe klarhed om kravene, så kommer der en større sikkerhed hos investorerne. Sæt nu nogle ambitiøse mål og rammer, så skal vi nok udfylde dem. Om vores medlemmer så kommer til at bygge biofabrikkerne, kan jeg ikke svare på. Men det er helt sikkert, at de vil stå klar med tankbilen ved porten for at aftage produkterne.

Hos den danske virksomhed Nordic Green sælger man i dag ellerede avanceret biometanol, der produceres af biogas på et værk i Tyskland. Per Sune Koustrup er medstifter af virksomheden og han ser også stort potentiale i at udnytte den danske vindkraft til at producere endnu mere biometanol.

- Efterspørgslen på de avancerede biobrændstoffer er der, og den vil stige markant. Alene det nyeste EU direktiv for vedvarende energi kræver, at andelen af avancerede biobrændstoffer skal stige fra 0,2% i 2022 til 3,5% i 2030, det er altså godt sytten gange mere.  Hvis vi fortsat udbygger vindenergien, så er der potentiale for et grønt eksporteventyr, hvor vi kan hjælpe til med at styrke den danske vindindustri, samtidig med at vi kan give vind i sejlene til en virksomhed som Haldor Topsøe, der er ledende indenfor metanolanlæg, siger han

 Større værker på tegnebrættet
I Hobro er ambitionen, at det nye energiværk skal fremstille omkring 16.000 ton metanol og 24.000 ton ilt om året. Der er dog stadig en del, der skal falde på plads, inden værket kan etableres.

- Vi kommer ikke til at kunne lave en forretning ud af det, så længe PSO-afgiften stadig er der, og teknologien er der heller ikke helt endnu, men en etablering i 2022 er ikke urealistisk efter min mening, siger Søren Knudsen Kær.

Naer elektrolyse

Foto: Elektrolyseanlæg hos HyBalance i Hobro

Den rigtige investor har dog ikke meldt sig på banen endnu, men Hydrogen Valley og House of Energy arbejder videre på at realisere projektet, fortæller projektudviklingschef hos Hydrogen Valley, Lars Udby:

-  Vi kan ikke sige, at vi har en investor stående klar, men det ville da være oplagt, hvis et energiselskab kunne se sig selv som investor i projektet. Og så kunne det også hjælpe på business casen, hvis man sænkede tarifferne på el for værker som dette, der rent faktisk hjælper med at balancere el-nettet.

Metanolen er altså endnu ikke helt på vej ud af hanerne i Hobro, men bagmændene har allerede endnu større idéer på skitseblokken. Håbet er nemlig, at værket i Hobro vil kunne være en trædesten for et nyt og 50 gange større værk i Aalborg, der bruger CO2 fra cementfabrikken Aalborg Portland i produktionen.

- Hvis værket i Aalborg bliver etableret, vil det kunne producere 15- 20% af den energi, der forbruges i den danske transport, vurderer Søren Knudsen Kær.

Kontakt

Elektrolyse

 Elektrolyse er en proces, hvor man via el spalter vand (H2O) til brint (H2) og ilt (O2). Brinten kan herefter udnyttes, som den er, eller konverteres til andre kemiske forbindelser som for eksempel metan eller metanol. 

Hydrogen Valley

Videns- og erhvervscentret Hydrogen Valley tager initiativ til aktiviteter og projekter, der beskæftiger sig med, hvordan brint, biogas og metanol kan fremme den grønne omstilling.

Centret arbejder blandt andet med at tiltrække investeringer og arbejdspladser.

Hydrogen Valley har adresse i Hobro, finansieres af Region Nordjylland og Mariagerfjord Kommune, og det er en del af klyngesamarbejdet House of Energy.

HyBalance

Et elektrolyseanlæg, der via vandbaseret elektrolyse producerer brint. Det gør det muligt at lagre overskydende el fra vindmøller. På den måde kan anlægget bidrage til at balancere elnettet, og brinten kan anvendes i transport og industri.

Anlægget ventes årligt at levere brint til at holde 1000 brintbiler kørende.

Da projektet er et udviklingsprojekt for bæredygtig udvikling i Europa, modtager det både europæisk og dansk støtte fra Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking- programmet og dansk støtte fra ForskEl-programmet.

Hovedinvestor og projektleder er den verdensomspændende virksomhed Air Liquide. 

ABONNER PÅ PUBLIKATIONER

Modtag besked direkte i din i indbakke, når der er nyt.