Pilotanlægget skal bygges som en tilføjelse til et af Nature Energys eksisterende biogasanlæg.
Pilotanlægget skal bygges som en tilføjelse til et af Nature Energys eksisterende biogasanlæg.

Foto : Nature Energy

Power-to-X: Boost af biogas med brint giver 67 procent større udbytte

Med en ny tilgang til methanisering af CO2 vil projektet eFuel vise vejen for, hvordan næste generation af biogasanlæg kan forsyne Danmark med bæredygtigt brændsel.
Brødtekst

Fluktuerende energikilder er som bekendt en udfordring at passe ind i en elforsyning, der skal være til rådighed konstant. Udbygningen af vind og sol er nu så langt, at udfordringen i stigende grad ligger i at få omsat den producerede grønne strøm til noget brugbart.

Her er Power-to-X (P2X) for længst blevet udråbt som en væsentlig koblingsmekanisme mellem en energisektor, der somme tider har mere grøn strøm, end den kan bruge, og en transportsektor, som har mere end svært ved at gøre sig fri af fossile brændsler.

Ved Nature Energys biogasanlæg på Midtfyn skal et af landets første P2X-pilotprojekter snart demonstrere, om den højt besungne forkortelse kan levere varen i skala.

Pilotprojektet hedder eFuel og har – foruden Nature Energy selv – deltagelse af forskere fra DTU og SDU, virksomheden BiogasClean og MiljøForum Fyn. Frem mod 2022 skal parterne teste et anlæg, der blander CO2-holdig biogas fra det eksisterende anlægs produktion med brint fra et elektrolyseanlæg og dermed danner såkaldt elektromethan – et råstof, der via velkendte kemiske processer kan danne de energiholdige kulbrinter, man finder i jetbrændstof, benzin og diesel.

Rislefilter booster methan-produktion

Pilotanlægget adskiller sig fra andre tilgange ved at føre biogassen gennem en ekstra reaktor, der indeholder et såkaldt rislefilter.

Rislefilterreaktoren består af et bæremedie, hvorpå en biofilm med mikroorganismer vokser. Navnet kommer af, at man løbende risler væske med næringsstoffer ned over filteret for at holde de bakterier i live, som producerer methanen i en atmosfære af CO2 og brint.

Biogas vil fremover indeholde omkring 40 procent CO2, som i dag blot udledes i atmosfæren, når den er renset ud af methanen. Med rislefilteret som ekstra led på det eksisterende biogasanlæg vil CO2'en i stedet blive omsat til brugbar methan. Man booster med andre ord methandannelsen ved at tilføre ekstra brint og kulstof fra CO2’en.

Konsortiet bag eFuel valgte blandt andet denne model, da den vurderes at være driftssikker, enkel og robust i forhold til de væskereaktor-koncepter, der også er undervejs i pilotskala, og så medfører rislefilterreaktoren kun en minimal ekstraudgift – højst 5 procent af et almindeligt biogasanlægs samlede omkostninger:

»Men for det får du også 67 procent mere methan ud. Det koster selvfølgelig lidt ekstra, men det er primært, fordi elektriciteten til brinten koster. Rent investeringsmæssigt er det næsten ingenting for at få to tredjedele mere biogas,« forklarer professor Henrik Wenzel fra SDU, der deltager i projektet.

Kulstoffet udnyttes 100 procent

Og den høje udnyttelsesgrad er ikke uvæsentlig i denne sammenhæng. For biomassen, som biogassen laves af, er en knap ressource, især hvis den skal oppebære hele landets fremtidige forbrug af grønne brændsler.

»Processen er jo elegant, fordi vi udnytter et restprodukt fra landbruget, omfordeler næringssaltene i biomassen og leverer den ikke-nedbrydelige kulstof tilbage til markjorden, hvilket alt sammen gavner landbruget. Det vil altså sige, at vi udnytter 100 pct. af det kulstof, vi tager fra naturen, til at producere methan, og den konverteringseffektivitet er der ikke andre tilgængelige processer, der kan matche,« siger Henrik Wenzel.

Han påpeger desuden, at der i andre kemiske processer til syntetisk brændsel – såsom produktion af bioethanol – er en del af det kulstof, der bruges, som ender med producere el og varme.

»Og det kan vi jo lave med andre metoder, så det er med at udnytte biomassen – som er dét, der er det sparsomme – så godt som vi kan,« siger han.

Foruden den effektive brug af ressourcerne viser beregninger af økonomien i processen, at den del af methanen, der videreforarbejdes til bio-jetbrændstof, kan produceres til en relativt konkurrencedygtig pris på omkring 3,5 gange højere end fossilt. 

Kan også levere fjernvarme

Projektet er formelt kun lige gået i gang, men forskere på SDU og DTU er allerede nået langt med at eftervise i laboratoriet, at processen kan levere methan i de kapaciteter, der er beskrevet i den videnskabelige litteratur.

Næste skridt er at teste de mere praktiske foranstaltninger i lidt større skala i to ét-kubikmeters rislefilter-reaktorer, som skal køre parallelt med laboratorieforsøgene.

I de to minireaktorer vil forskerne blandt andet teste, hvordan processen skal køles, så temperaturen i reaktoren kan holdes konstant. Og den afledte varme er endnu en gevinst ved pilotprojektet.

»Hele produktionen skaber en del procesvarme. Både elektrolyseanlægget og i reaktionen mellem CO2 og brint. Der er faktisk så meget varme i de her processer, at hvis du skalerer det op i størrelse med de biogasanlæg, vi bygger nu om stunder, så vil hvert biogasanlæg kunne forsyne en mellemstor by på Fyn med fjernvarme. Så det er et ret væsentligt aspekt af det her,« siger Henrik Wenzel.

Sidste skridt i projektet er opførslen og tests i et prototype-anlæg, der kan levere 16 kubikmeter brint ind i reaktoren hver time. Anlægsarbejdet går efter planen i gang næste år. 

Projektet har modtaget støtte på 16,69 millioner kroner fra Det Energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram og løber frem til 2022.

Power-to-X er næste fase af omstillingen

Som tidligere beskrevet her på GridTech er det de såkaldte Power-to-X-teknologier (P2X), som for alvor skal på banen i næste fase af omstillingen af den danske energiforsyning. 

P2X er samlebetegnelsen for forskellige teknologier, der groft sagt går ud på at reagere elektrolyse-fremstillet brint med kulstof og dermed bruge energien fra overskudsstrøm til at producere kulbrinter, som er den basale kemiske forbindelse, der driver størstedelen af verdens transport.

Flere eksperter mener, at Danmark har en unik mulighed for at positionere sig som foregangsland inden for storskala elektrolyse og flere pilotprojekter er allerede i gang. Men hvor skal kulstoffet komme fra? Bør vi satse på alkalisk elektrolyse eller PEM-teknologi? Skal elektrolyseanlæggene stå ved biogasanlæg eller tæt på vindparkerne?

GridTech forsøger at finde nogle svar, nå vi i den kommende tid sætter fokus på fremmarchen af P2X i Danmark.