Hvor er brinttransmissionsnettet i Power-to-X-debatten?

Hvis vi vil have Power-to-X-industrien til Danmark, må et brinttransmissionsnet i Danmark være altafgørende, skriver Anne Krog Jensen, seniorkonsulent hos COWI, i dagens synspunkt.
Brødtekst

På det seneste er der udkommet adskillige rapporter med forslag til, hvordan Danmarks 2030-klimamål om 70 procent reduktion af drivhusgasser i forhold til 1990-niveauet kan opnås. Alle anbefaler udvikling af Power-to-X (PtX) som et nøgleredskab, men stort set ingen inkluderer anbefalinger til et brinttransmissionsnet.

PtX er konvertering af strøm til "X", hvor X er et energirigt kemikalie, der typisk består af brint, ammoniak eller et hydro-karbon baseret brændstof. Første step i PtX er konvertering af strøm til brint ved hjælp af elektrolyse af vand, som herefter konverteres til X.

COWI
Illustration: COWI

Af rapporterne nævnes det, at Danmarks fordele er store mængder billig vindenergi, mulighed for høj energieffektivitet via fjernvarmesystemet og en del billig overskuds- og affaldsbiomasse.

Men er det nok? Anlæg til produktion af X ligger for øjeblikket ikke i Danmark – på nær to raffinaderier. Og her er det centrale spørgsmål, om et brinttransmissionsnet ikke netop er nøglen, der kan vende dette billede? 

Sund fornuft i et brinttransmissionsnet

En altafgørende faktor for kommercialisering af PtX er billig brint. Et brinttransmissionsnet kan sikre billigere brint, fordi:

  • Brintrør koster under en fjerdedel af elkabler, som ENDK’s rapport ‘Nye vinde til brint’ viser. 
  • Nedregulering af danskproduceret strøm kan undgås, det vil sige, at man kan opretholde maksimal produktionskapacitet – også når strømforbruget er lavt. I 2019 var nedregulering i Danmark ca. 5% af den samlede elproduktion, og den vil øges, når andelen af vedvarende energikilder stiger.
  • Brints lagringskapacitet kan bruges til at sikre, at der ikke produceres brint, når elprisen er helt i top
  • Stordrift af elektrolyseanlæg vil forventeligt have en større omkostningsreducerende effekt
  • Reduceret tab: Energitab som følge af trykfaldstab i brintrør er væsentligt mindre end el-tab i elkabler. Dertil kommer en forventelig reduktion af tab ved direkte kobling mellem strømproducerende enhed og elektrolyseanlæg

Batteridrevne motorer er optimale for lette køretøjer på grund af høj effektivitet. Men fordi batterier vejer meget, er de ikke løsningen for den tunge transport. Noget af den tunge transport kan drives af strøm via elkabler langs skinner og veje, men det er kun løsningen for landtransport i begrænsede områder. Fly, store skibe og meget af den tunge landtransport vil derfor være henvist til brændstoffer, hvis produktion kræver brint. 

Udfasning af fossile brændstoffer vil kræve en gigantisk merproduktion af grøn strøm, som skal transmitteres fra strømproduktionskilden til det X-producerende anlæg. I stedet for at udvide elnettet – så det kan transmittere strøm, der alligevel skal konverteres til brint (for senere at blive konverteret til X) – vil det, da brintrør er billigere end elkabler, være optimalt at producere brinten, hvor strømmen produceres, fremfor ved X-produktionsenheden.

Billig brint skal sikre kommercialisering af X-anlæg i Danmark

Fremtidens brændstof vil enten være ren brint (H2), ammoniak (syntese mellem brint og nitrogen, som tages fra luften), eller hydro-karbon baseret brændstof (HC-fuel), hvor karbon kommer fra CO2 eller biomasse. 

I dag kan HC-fuel fremstilles uden brint fra biomasse. Men produktion af HC-fuel ud fra biomasse alene er ikke effektiv. En væsentlig årsag er, at brint/karbon-forholdet i biomasse er 1.2-1.8, mens den i HC-fuel er 2-3. Det vil sige, at man for at konvertere biomasse til brændstof enten skal fjerne karbon eller tilføre brint. I dagens bio-fuel anlæg bliver karbon fjernet via CO2-emission, hvilket gør effektiviteten lav. Hvis man i stedet tilsætter brint, kan effektiviteten næsten fordobles. I dag er følgende e-bio-fuel teknologier (teknologier, hvor konvertering af biomasse er kombineret med tilsætning af brint) enten kommercialiseret eller under udvikling: 

  • Integrated hydro-pyrolysis & hydro-conversion (IH2 + afarter af IH2-processen)
  • Hydrothermal liquefaction (HTL)
  • Hydrotreated vegetable oil (HVO)
  • Forgasning + H2
  • Biogas + H2

En altafgørende faktor for kommercialisering af disse e-bio-fuel anlæg er billig brint. 

I stedet for biomasse kan CO2 og N2 bruges til fremstilling af e-fuel. Da hverken CO2 eller N2 indeholder energi eller brint, skal der væsentlig større mængder el og brint til at producere rene e-fuels sammenlignet med e-bio-fuels. Så her er billig brint endnu vigtigere. 
 

Men hvorfor et brinttransmissionsnet og ikke naturgasnettet, som vi allerede har? 

Fælles for alle brændstoffer, og mange metaller og kemikalier, er, at deres produktion kræver brint. 

Konvertering af brint til naturgas og tilbage igen kræver store anlægsinvesteringer og giver en anseelig reduktion af den overordnede effektivitet. Alternativt kan man blande brint i naturgassen og separere den fra igen ved X-produktionsenheden. 

Det, at der allerede eksisterer et naturgastransmissionsnet, giver nogle investeringsfordele, som taler for, at denne konverterings- eller blandingsomvej kan være fordelagtig på kort sigt. 

Men hvis Danmark vil have muligheden for at eksportere "grønt" brint til industri i Europa, dvs. hvis Danmark vil have muligheden for at koble sig på det europæiske brinttransmissionsnet som "delvist eksisterer"/"er på vej", så skal de store centrale transmissionsrør være rene brintrør. 

Brinttransmissions bør blive planlagt nu

Alle X-anlæg kræver brint. Og et brinttransmissionsnet vil sikre både lavere brintpriser og lavere investeringsomkostninger. Det sidste fordi elektrolyse-, naturgaskonverterings- eller naturgasseparationsenheden kan undlades. 

Hvis vi skal sikre, at Danmark bliver førende inden for PtX, bør et brinttransmissionsnet blive planlagt med henblik på etablering nu og her.