Kan vi redde energiøen?

I sidste uge beskrev vi i et indlæg de nye tanker om indretningen af energiøen i Nordsøen. Det er meget dyrt at føre store mængder strøm i land, fordi de nødvendige kabler er så kostbare. Det er meget billigere at føre gas eller væsker i land via rørledninger, og derfor skal der fremstilles Power to X, elektrobrændsel, ude på øen. Vi nåede frem til, at det optimale nok var at fremstille ammoniak på øen, pumpe ammoniakken i land, hvor den konverteres tilbage til strøm eller til de andre typer af brændstoffer (naturgas, benzin osv.).

Desværre viste det sig, at tabene ved denne fremgangsmåde er så enorme, at vi ville være nødt til at installere i alt 65 GW havmøller og fremstille en kolossal mængde ammoniak, bare for at dække Danmarks behov for elektricitet og brændstoffer i et 2045 scenarie. Det var helt klart en teknisk og økonomisk umulighed.

Landvind

Der må således andre løsninger på bordet, og én mulighed ville være at beholde de kystnære og landbaserede vindmøller. De er ellers grundigt upopulære blandt lokalbefolkningerne (naboerne) og det ville være godt, hvis alle møller kunne flyttes ud på havet. Men fordelen ved disse møller (+ solceller) er jo helt klart, at man kan bruge deres strøm direkte, og slipper for den kostbare omdannelse til ammoniak og tilbage igen.

Vi kigger her på et tilfælde, hvor vi har installeret i alt 10 GW landvind + solenergi (dog ikke mere af sidstnævnte, end vi har i dag). De 10 GW er noget mere end det gennemsnitlige behov på 7,3 GW, se tabel 1, men det vil kun være i få timer om året, at produktionen i praksis vil overstige forbruget, og her må man acceptere, at den overskydende strøm går til spilde.

De 10 GW landmøller og solceller vil alle være helt nye, da levetiden af de nuværende installationer til den tid vil være udløbet. Så vi installerer friske 10 GW og hvad får vi så ud af det? I 2020 havde vi 4,3 GW landmøller + ca. 1,2 GW solceller. Vi opskalerer nu dette tal til de 10 GW totalt, med uændret mængde solenergi, hvorved vi får 8,8 GW landvindmøller. 

I 2020 producerede solcellerne og landmøllerne i gennemsnit 1251 MW. Med den samlede kapacitet på 10 GW vil i de i 2045 producere 2720 MW, eller 2,7 GW. Vi skulle bruge i alt 7,3 GW strøm, så havvindmøllerne skal således – via ammoniak – levere de manglende 4,6 GW. Behovet for møller + ammoniak for at nå dette mål fremgår af tabel 2.

I alt skal møllerne omkring energiøen levere 13,2 GW til el-fremstillingen, mens behovet fra brændstofproduktionen er uændret på de 11,3 GW. I alt skal havmøllerne således levere 24,5 GW, hvilket vil sige, at der skal installeres ca. 49 GW møller omkring energiøen. Det er jo noget mindre end de 65 GW, vi havde i første omgang. Til gengæld får vi nu alle miljøødelæggelserne og besværligheden med at opstille næsten 9 GW vindmøller kystnært eller på land. Den samlede vindkapacitet bliver kun 7 GW mindre end den rene havvind-løsning, men vi sparer lidt produktion af ammoniak. Men alt i alt virker dette her heller ikke som en farbar vej.

Kabel alligevel?

Nu er vi ved at løbe tør for gode ideer til energiøen. Problemet er det enorme tab ved konverteringerne frem og tilbage. Disse kan vi imidlertid nedbringe, hvis vi tager tyren ved hornene og alligevel investerer i et kabel mellem energiøen og fastlandet. Nu kan de enorme mængder af strøm, der genereres i Nordsøen på vindrige dage, bruges direkte i elforsyningen. Det må give nogle besparelser.

Kablet skal selvfølgeligt ikke være i stand til at bringe hele produktionen fra 50-60 GW møller i land. Det ville kræve et 60 GW kabel med en enorm dimension og kun fuldt udnyttet meget sjældent. Vi må i stedet fastlægge størrelsen efter forbruget og sørge for, at tabet minimeres. Vi kan spare yderligere på størrelsen ved at medtage produktionen fra sol og vind på land, således at kablet kun skal transportere den overskydende mængde. Fig. 1 viser forbruget i scenariet for 2045 fratrukket den del, der leveres fra landmøller og solceller, som holdes i samme omfang, som vi har i dag. Vi kan se, at hvis hele forbruget skal dækkes til enhver tid, skal kablet kunne levere ca. 10 GW. Det vil dog nok være for dyrt, fordi det kun er få dage i året, hvor der er behov for mere end 8 GW og summen af den mængde strøm, der leveres ekstra i disse dage vil være beskeden. Vi vælger derfor i eksemplet her at anlægge et kabel på 8 GW.

Det er ikke helt simpelt at udregne, hvor mange havvindmøller vi da får brug for, fordi den totale mængde strøm, der går i land gennem kablet, vil afhænge af kapaciteten til havs. Det skyldes, at selv med omkring 40 GW havvindmøller, vil der stadigvæk være dage, hvor de tilsammen ikke kan levere den mængde strøm, der er brug for, jfr. fig. 1. Situationen er illustreret i fig. 2, hvor vi ser en kortere periode med en sådan situation. Selv med 40 GW havvind og hjælp fra landmøllerne og solcellerne kan behovet ikke opfyldes i en periode på godt et døgn. Ligeledes vil der være de forholdsvis sjældne perioder, hvor forbruget fratrukket landvind og sol overstiger de 8 GW som kablet kan yde (jfr. fig. 1). Vi får således stadigvæk brug for at transportere ammoniak i land og bruge den på elværker til at supplere strømforsyningen.

Tabel 3 viser resultatet af beregningerne (møllernes kapacitet er fundet ved en iteration mellem forbrug og produktion, indtil der er balance). Udgangspunkterne er de samme som i de foregående scenarier, vi skal bruge en gennemsnitlig strømforsyning på 7,3 GW, og vi skal have 11,3 GW til Power to X-fremstilling. Landvindmøllerne og solcellerne leverer de 1,2 GW, som de gjorde i 2020.

Det viser sig, at der kommer til at mangle ca. 0,7 GW strøm, jfr. fig. 2, som således skal produceres i land på de ammoniakdrevne elværker. Det er jo ikke så voldsomt endda. Det samlede behov for strøm bliver derefter 19,3 GW, svarende til at vi skal have installeret 38,6 GW vindmøller omkring energiøen. Det er stadigvæk et meget stort antal, nu taget i betragtning, at vi har installeret det meget dyre kabel. Heller ikke denne løsning synes realistisk overhovedet.

Regeringens energiø

Ifølge regeringens eget udspil skulle der opstilles i alt 10 GW havvindmøller omkring energiøen. Lad os da her til sidst prøve at se på hvor meget, vi ville få ud af dem, hvis vi går tilbage til ideen med ammoniakproduktion på øen og ikke noget kabel. De 10 GW vindmøller vil give ca. 5 GW forsyning i gennemsnit. På det grundlag kan vi så beregne udbyttet fra de tilhørende ammoniakdrevne kraftværker på land. Resultatet er vist i tabel 4. Energiøen vil levere 1,7 GW til elforsyningen og ingenting til Power to X. Lægger vi vores nuværende kapacitet af landmøller og solceller til, får vi en samlet forsyning på ca. 3 GW – ud af de 7,3, der vil være behov for i 2045.

Vælger vi i stedet at bruge ammoniakken fra energiøen til Power to X, ville vi kunne fremstille, hvad der svarer til 2,5 GW energi i form af brændstoffer (se tabel 5), det er kun godt 40 % af behovet.

Konklusion

Ideerne med at opbygge store vindmølleparker langt ude i havet (Nordsøen) og koble dem til en energiø viser sig at være enten helt utilstrækkelige til at sikre forsyningen, eller også indebærer de astronomiske investeringer og helt urealistiske antal vindmøller. En ren løsning, hvor hele Danmarks behov for elektricitet og brændstoffer skal dækkes gennem energiøen ville således kræve opstilling af over 60 GW vindmøller, det svarer til 4000-6000 af de allerstørste møller på markedet.

Selvom vi udbygger elforsyningen på land med solceller og vindmøller, hjælper det ikke så meget. Vi skal stadigvæk bruge et kolossalt antal møller omkring energiøen, svarende til 49 GW, og dertil skal så lægges de mange nye kystnære og landbaserede møller.

Kun ved at bide i det sure æble og etablere en kostbar kabelforbindelse mellem øen og fastlandet kan vi få antallet af møller yderligere ned, men vi ender stadigvæk omkring 40 GW, hvilket er meget mere, end regeringen har forestillet sig.

Regeringens energiø har 10 GW vindmøller tilknyttet. Vi har set, at den reelt vil kunne levere 1,7 GW stabil strømforsyning. Prisen på energiøen er sat til 210 milliarder kr. ekskl. udgifter til ammoniakproduktion og -håndtering samt de nye ammoniakdrevne elværker på land.

Der er stærkt delte meninger om, hvad kernekraft koster i investering, hvis man vil bygge et nyt anlæg. Men en pris på 6000 US$/kW kapacitet synes at ligge i den høje ende og derfor at være realistisk. Det svarer til knap. 40.000 kr./kW eller 40 milliarder kr. pr. GW. 1,7 GW ville så koste 68 milliarder kr. og derefter ville man have en yderst stabil strømforsyning. Selvfølgeligt er elektriciteten dyrere at producere efterfølgende, fordi man skal købe brændslet. Men det udgør efter sigende mindre end 30 % af de samlede omkostninger ved kernekraft. Vedligehold af 10 GW havmøller vil heller ikke være billigt. Det drejer sig om 1000 store møller, og ethvert teknisk problem er vanskeligt at løse, hvis det opstår i et møllehus 150 m over havets overflade.

Så alt i alt, med de tal, der er på bordet i denne artikel og forgængeren, kan man vist med sindsro slå fast, at den grønne omstilling må lede efter nye veje, i stedet for at satse på energiøer og vindmøller.