En skibslast grøn maling

I Klimarealismes afdeling for absurde beregninger har vi kastet os over nylige udtalelser fra ledelsen i Mærsk, der planlægger at være ”klimaneutral” allerede i 2040. Mærsk har i dag et forbrug af fuelolie på ca. 12 millioner tons pr. år, og det giver anledning til et CO₂-udslip på niveau med resten af Danmarks. Det tælles dog ikke med nogen steder.

I 2040 får Mærsk efter eget udsagn behov for i alt 200 TWh grøn energi fra vind og sol. Det er uklart om det er elektrisk energi eller det er i form af Power to X-brændstof, hvor man ser metanol som den mest oplagte mulighed. Ved metanolfremstilling skal man regne med et energitab på minimum 50 %, således at 200 TWh strøm kun vil give maks. 100 TWh i form af metanolen.

De 12 mio. tons fuelolie svarer imidlertid til et energiindhold på ca. 140 TWh, og det er vel næppe troligt, at Mærsk regner med at kunne spare så meget på brændstofforbruget, svarende til 40 % inden 2040. I det følgende regnestykke vil vi derfor antage, at Mærsk får brug for i alt 300 TWh vind og sol, svarende til 150 TWh brændstof.

I det følgende vil vi fokusere på en løsning baseret på solceller, hvor Mærsk selv har udtalt, at for at dække behovet vil de fylde et areal svarende til hele Fyns. En efterregning, baseret på 200 TWh strøm giver et areal på knap 2700 km² (baseret på et udbytte af solcellerne på 750 MWh/hektar). Fyns areal er knap 3000 km², så regnestykket er ikke helt galt. Måske kunne Odense få lov til at blive stående. Det er dog mere galt, hvis vi skal bruge de 300 TWh, så skal der bruges et areal på ca. 4000 km².

Strømmen fra solcellerne bruges til fremstilling af brint ved elektrolyse. Derefter bringes brinten til at reagere med CO₂, og man får metanol ud af det. I alt skal der produceres ca. 21 millioner tons metanol, for at få samme energiindhold som i de 12 mio. tons fuelolie.

CO₂-en skal opsamles fra skorstene eller fra luften, og interessant nok bliver der brug for i alt ca. 28 millioner tons, hvilket er tæt på Danmarks nuværende årlige udledninger fra alle aktiviteter.

Det hævdes ofte, at Power to X processen vil blive mere effektiv i fremtiden, så energitabet bliver meget mindre. Her er vi desværre med metanol oppe imod naturen. Processen er følgende:

3H₂ + CO₂  ⇄  CH₃OH + H₂O,

hvor CH₃OH er metanol og H₂O vand.

Vi kan nu se, at vi ”spilder” et brintmolekyle (H₂), hver gang vi producerer et molekyle metanol. Det skyldes jo, at vi har et ilt-atom for meget i CO₂-en, og det skal løsrives fra kulstofatomet, hvilket koster energi – i praksis ved brug af brint. Den brint har vi netop fremstillet under brug af en masse strøm, og det er helt spildt.

Derfor er de 50 % energitab et meget optimistisk tal, som virkeligt kræver en optimeret proces. Man skal også huske på, at CO₂-opsamlingen koster megen energi, især hvis det skal være fra luften.

For at fremstille 150 TWh metanol er der alt i alt ingen grund til at tro, at vi kan klare os med mindre end 300 TWh strøm leveret fra solcellerne.

I 2020 havde solcellerne i Danmark en effektivitet på 12 % over hele året. De 300 TWh vil derfor kræve opstilling af ca. 290 GW solceller, hvor vi p.t. har ca. 1,5 GW i Danmark.

Vi har nu en strømforsyning, der svinger mellem 290 GW og nul, fra dag til nat – og om vinteren bliver den meget mindre end de 290 GW, selv midt på dagen, se fig. 1.

Metanolfremstilling er avanceret kemisk industri, og for at få et godt udbytte og lave omkostninger skal den køre meget stabilt, helst uden stop i mange dage eller uger. Det vil aldrig være muligt at lade produktionen følge solcellernes strøm op og ned hver dag. Men som vi tidligere har set, er det svært at forestille sig, hvordan kravet om stabil produktion skal kunne forenes med solcellernes præstationer, se fig. 2. Kun to gange hver dag matcher behovet produktionen, resten af tiden er de langt fra hinanden. Man kunne jo forestille sig, at man blot ”kasserede” den overskydende strøm midt på dagen, men det går slet ikke, fordi den er en væsentlig del af den samlede produktion og dermed af de 300 TWh, vi har brug for.

Den måde vi i dag sikrer, at strømforsyningen er stabil og jævn, bygger på backup fra vandkraft fra Norge og kerne- eller fossil kraft fra Sverige eller Tyskland. Den løsning vil dog slet ikke kunne håndtere og udjævne så kolossale udsving, som der er tale om her. Allerede nu er vi tvunget til at standse vindmøller, når det blæser for meget.

Der er ingen vej uden om, vi må installere lagring af strømmen, så overskudsproduktion samles op og dækker forsyningen om natten og i svært overskyet vejr. Hertil er der realistisk set kun batterier, der kan komme på tale, de ville få et op- og afladningsmønster som vist på fig. 3. De har et begrænset energitab, og de er i stand til at reagere hurtigt, og kan dermed også udjævne korttidsvariationer i elproduktionen fra solcellerne.

Men hvor stor en kapacitet skal batterierne have? Det viser sig hurtigt, at hvis man ønsker at opretholde en konstant metanolproduktion året rundt, skal batterikapaciteten være enorm. Det ligger jo i den meget store udjævning, der er påkrævet mellem sommer og vinter, jfr. fig. 1. Vi må derfor forsøge i grove træk at tilpasse den månedlige produktion til den omtrentlige gennemsnitsmængde strøm fra solcellerne. I praksis kan man opdele året i perioder af 1000 timer, og regne med en konstant metanolproduktion over hver periode. Fig. 4 viser et forsøg på at skabe en sådan tilpasset produktionsplan, og den heraf følgende kurve over den lagrede elektricitetsmængde på batterierne.

Det er valgt ikke at producere metanol i vintermånederne, december, januar og et stykke ind i februar. Det bliver en meget lille produktion, man kan opnå, og tiden kan bruges på vedligehold af metanolanlæggene. Derefter stiger produktionen og kulminerer med 65.000 MW i maj-juni (3000-4000h). De 65.000 MW giver en metanolproduktion på lige godt 5.000 t pr. time, svarende til en døgnproduktion på 120.000 t. Den årlige kapacitet ville være ca. 45 millioner tons. Det skal sammenlignes med den globale produktion af metanol i dag, der ligger på ca. 160 mio. tons. Der bliver således behov for at opbygge en gigantisk kapacitet af metanolfabrikation, men den vil ikke blive særligt godt udnyttet over året, hvor vi kun producerer 21 mio. tons, svarende til en kapacitetsfaktor på kun 46 %. Det er meget lavt i kemisk industri.

Behovet for lagerkapacitet i batterierne kan direkte aflæses af fig. 4. Vi når den maksimale mængde af strøm flere gange i løbet af året, på knap 8.000 GWh. I regnestykkerne her er der ikke medtaget tab af energi ved op- og afladning af batterierne, disse kan normalt sættes til 5-10 %. Et realistisk bud vil derfor snarere være en kapacitet af batterierne på ca. 9.000 GWh. Man må også huske, at den samlede produktion fra solcellerne kan svinge en del fra år til år, afhængigt af vejret.

Så de 9.000 GWh ligner et rimeligt bud. Det er, for nu at sige det mildt, et temmelig stort batteri. De største kommercielle batterier i dag ligger på under 0,5 GWh. Vi har tidligere konkluderet, at prisen på batterier i stor skala til backup i elforsyningen kan forventes at være ca. 300 US$/kWh. De 9.000 GWh vil da give os en investeringspris på 2.700 milliarder dollars – eller ca. 18.000 milliarder danske kroner.

Mærsks direktør, Søren Skou, roser det amerikanske initiativ, hvor præsident Joe Biden med sin Inflation Reduction Act vil bruge knap 400 milliarder dollars af statens penge på klimasagen (+ en del andre ting). Det er jo småpenge sammenlignet med, hvad Mærsk skal bruge til sin grønne omstilling.

Nogen vil måske nu indvende, at det er urimeligt kun at ville bruge solceller, når sol og vind jo hævdes at supplere hinanden fint. Det hjælper dog ikke ret meget med vindmøllerne. Fig. 5 viser analogt med fig. 4 et bud på en produktionsplan og det tilhørende behov for batterikapacitet. Tallene er baseret på 2020 opskrevet til Mærsks behov, ligeligt fordelt på havvind, landvind & sol. 2020-kapaciteten af de tre er således ganget med en faktor 17.

Med sol + vind kan vi nøjes med en mindre kapacitet til metanolfremstilling, her maks. 48.000 MW eller knap 4.000 tons/time. Vi producerer nu året rundt. Behovet for batterikapacitet er også lidt mindre, ca. 8.000 GWh, men det rykker ikke ved den grundlæggende konklusion. Bemærk, at ethvert forsøg på at spare på batteristørrelsen ved i kortere perioder at sætte produktionen op, straks vil føre til et behov for en væsentligt større kapacitet til metanolfremstillingen, en kapacitet, der vil blive meget dårligt udnyttet.

Der er også generelt det problem, at vinden svinger meget fra år til år, så kapaciteter fastlagt baseret på et år kan vise sig at være helt utilstrækkeligt i andre år.

Man må spørge sig selv, om ikke Mærsks ledelse er klar over, at deres 2040-plan ikke har nogen gang på Jorden? De massive investeringer i solceller (eller vindmøller) og tilhørende infrastruktur + investeringerne i stribevis af metanolfabrikker og den massive opsamling af CO₂ – alt skal være klar i løbet af de næste 17 år. Og hertil kommer hele problemet med strømmens ustabilitet, hvor batterier rent teknisk er den eneste realistiske løsning, men som økonomisk og mht. adgang til ressourcer (litium m.v.) er helt uden for rækkevidde. Hvis Mærsk bare delvist er klar over disse realiteter, så må man sige at de grandiose planer primært er udtryk for grønvaskning af firmaet i gigantisk skala. Men papir er jo taknemmeligt, og ingen i medierne har sagt et kvæk!