Power to X i Esbjerg

Der presses på fra alle sider nu for at få gang i den grønne omstilling her i Danmark. Vi skal være foregangsland, og vi skal ”redde klimaet”. Regeringen har allerede sat store beløb på højkant i støtte, og en stribe private aktører er i fuld gang med projekt-mageriet. Blandt dem er Copenhagen Infrastructure Partners (CIP), der formidler investeringer inden for området. Det har de gjort med stor dygtighed uden at involvere en krone af egne penge, tværtimod er bagmændene blevet styrtende rige, da de får en procentdel af hver investering – og den får de, uanset om projektet senere hen viser sig at være rentabelt eller ej.

Fokus er nu i høj grad på Power to X (PtX), hvor man skal fremstille brændstoffer på basis af strøm fra vindmøller og solceller. Netop rentabiliteten er et betydeligt problem her, fordi omkostningerne ved fremstillingen af de ”grønne” brændstoffer langt overstiger prisen på tilsvarende produkter af fossil oprindelse. Men det stopper ikke noget, man satser på, at staten vil give tilskud, og ellers gælder det om at lokke f.eks. pensionsselskaberne til at investere, deres ledelser formodes jo ikke at have nogen særlig indsigt i de nærmere forhold omkring vedvarende energi og PtX.

Fig. 1 viser en oversigt over de geografiske placeringer af et udvalg af PtX-projekterne. Nogle af dem er forholdsvis små og har mere karakter af pilotanlæg. Men omkring Esbjerg er der store planer, og det er emnet for artiklen her.

På tegnebrættet er der to store anlæg, der skal fremstille brint ved Esbjerg, hhv. H2 Energy Europe og Høst PtX. Sidstnævnte vil videreforarbejde brinten til ammoniak. Et tredje anlæg, A2X, skal fremstille metanol på basis af brint fra H2 Energy Europe. Her vil vi gennemgå de tre anlæg i lidt mere detaljer.

H2 Energy Europe

Anlægget får en elektrolysekapacitet på 1 GW og videre hedder det i beskrivelsen:

Anlægget vil kunne producere 24 timer i døgnet, 7 dage om ugen og vil have kapacitet til at kunne producere op til 18 tons hydrogen i timen. Da der benyttes vindenergi som primære energikilde, vil der være variation i produktion af hydrogen – det vil afhænge af den konkrete produktion af elektricitet fra vindmøller eller andre vedvarende energikilder. H2 Energy forventer derfor en årlig produktion på ca. 90.000 tons hydrogen, med et estimat på 5.000 produktionstimer om året.

De 5000 driftstimer passer meget godt, hvis den maksimale elektrolysekapacitet er 1,2 GW, som der er nævnt et sted. De vil inkl. tab osv. kunne give de ca. 90.000 t brint.

Der vil være et vandbehov på ca. en million m³ om året. Elektrolyseprocessen genererer restvand, svarende til omkring 1/5 del af vandforbruget.

Under elektrolyseprocessen produceres der varme, som kræver afkøling. Som en del af afkølingen, kan ca. 280 MW varme blive udledt og udnyttes … i det lokale fjernvarmesystem, hvilket bidrager til projektets bæredygtige potentiale.

H2 Energy vil satse på PEM-teknologien til brintfremstillingen. Som vi har set, har den flere fordele, bl.a. at den er hurtig at starte op. Til gengæld indebærer den et betydeligt energitab, der så delvist indvindes ved leverancerne af fjernvarmen.

Investeringsprisen er opgivet til at være 7,5 mia. kr.

Der er planer om, uden for investeringen, også at få anlagt rørledninger, hvor den producerede brint kan transporteres til centraler til videre distribution.

Anlægget skulle oprindeligt have stået klar allerede i 2024, men er nu udskudt, fordi der ikke rigtigt sker noget med udbygningen af havvinden i Nordsøen, og det var jo derfra, at fabrikken skulle have sin 1 GW strøm. Men nu er projektet i fare for at blive aflyst.

Høst PtX

Om dette projekt, hvor CIP står bag, og som nævnt skal fremstille ammoniak, kan man læse følgende:

Anlægsomkostninger er på over 10 milliarder kroner. Anlægget vil have 1 GW elektrolysekapacitet og bebygget areal er på cirka 30 ha. Den forventede årlige produktion lander på omkring 600.000 ton ammoniak, og byggeriet forventes påbegyndt i 2023 og i drift ultimo 2026.

De 600.000 tons ammoniak vil kræve ca. 106.000 tons brint, og jfr. tallene for H2 Energy vil det nok blive svært at nå så højt. En ammoniakproduktion på ca. 500.000 tons er nok mere realistisk med den givne elektrolysekapacitet på 1000-1200 MW.

Et diagram over processen er vist på fig. 2. Man vil fremstille brinten for sig og sende den til opbevaringstanke, og herfra trække den over til ammoniaksyntesen, som er helt traditionel. Anlægget skal kobles op på elnettet, men der gøres meget ud af, at det skal indpasses i forsyningen, således at det kun bruger overskudsstrøm fra vind og sol:

Anlægget HØST PtX Esbjerg vil udelukkende driftes ved hjælp af elektricitet fra vedvarende energikilder (sol og vind). På baggrund af denne CO2-fri produktionsmetode fremstilles grøn brint og sidenhen slutproduktet grøn ammoniak.

Anlægget vil være i stand til at køre fleksibelt med en svingende produktionsintensitet, og kan dermed indrette sig efter mængden af tilgængelig grøn elektricitet.

At HØST PtX Esbjerg er i stand til at køre fleksibelt vil sikre fuld udnyttelse af den elektricitet, der fødes ind i det danske energi-system i dag såvel som fra de planlagte offshore vind-udbygninger i Nordsøen.

Der vil også være tale om levering af noget fjernvarme.

Der gøres meget ud af indpasningen i elforsyningen, her er en anden beskrivelse:

I den nuværende situation er der to måder til balancering af elnettet, enten ved at supplere med elektricitet fra kraftværkerne eller ved at ’skrue ned’ for produktionen af vedvarende energi. HØST PtX-anlægget kan medvirke til at udjævne variationerne i udbud og efterspørgsel, og kan således understøtte omstilling af energisektoren i en mere bæredygtig retning.

PtX-anlægget har en stor produktionskapacitet og et tilsvarende stort forbrug af vand og energi, og hensigten er at gøre dette forbrug så bæredygtigt, som muligt … Det er en forudsætning, at der anvendes strøm fra vedvarende energikilder, og at anlægget kun vil producere når der er overskydende grøn energi i elnettet. Det betyder, at der i driftsfasen ikke er nogen CO₂– udledning, og at anlægget desuden vil bidrage positivt til udjævning af kapaciteten i elnettet.

Høst PtX satser tilsyneladende på den traditionelle alkaliske elektrolyse, der er billigst i investering og i løbende forbrug af elektrodematerialer. Energitabet er igen de ca. 30 % og det meste vil blive leveret som  fjernvarme.

A2X

Det tredje store anlæg skal som nævnt ikke selv producere brint, men købe brint udefra og producere metanol. Den planlagte kapacitet er 200.000 tons metanol pr. år. Til metanolfremstilling skal man bruge en kulstofkilde, og her påtænker A2X at opsamle CO₂ fra et nærliggende affaldsforbrændingsanlæg. I alt påtænker man at skulle bruge 230.000 tons CO₂.

Til 200.000 tons metanol skal man, inkl. tab i processen, bruge knap 40.000 tons brint, så der er rigeligt i leverancerne fra H2 Energy. Derimod skal man bruge ca. 275.000 tons CO₂ til at fremstille 200.000 tons metanol, så CO₂-en kan let blive en begrænsende faktor. Det bliver i det hele taget en relativt dyr fremstillingsproces, der skal bruges meget varme både til CO₂-opsamlingen og til metanolfremstillingen.  

Investeringen er opgivet til at være 1 mia. kr.

Energinet

Energinet skal stå for forsyningen og indbygningen af PtX-anlæggene i elnettet. Det er store mundfulde, men Energinet er fortrøstningsfulde og skriver:

[H2 Energy og HØST PtX] er dermed blandt de første rigtigt store spillere på PtX-banen, men de bliver langtfra de sidste i den kommende elektrificering af Danmark. Frem mod 2050 forventer Energinet, at elforbruget vil vokse markant fra de nuværende 36 TWh til over 200 TWh – primært drevet frem af udviklingen i PtX-industrien.

Men samtidig kan anlæggene medvirke til at skabe balance og stabilitet i fremtidens grønne elsystem, hvor møller og solcelleparker kun producerer, når vinden blæser, og når solen skinner. For når der er er mangel på strøm fra de vedvarende energikilder, kan den store mængde, som anvendes til PtX-anlæggene, tilbageholdes og i stedet bruges i elnettet.

Nogen er dog stadigvæk bekymrede ved udsigterne, her bl.a. i forbindelse med de planlagte nedlægninger af konventionelle kraftværker:

Forleden deltog Energinet i et arrangement hos Dansk Fjernvarme, som gerne vil bevare termiske kraftværker – altså afbrænding af eksempelvis gas og biomasse – for at skabe forsyningssikkerhed i elnettet.

Svaret fra Energinets repræsentant var, at der også er alternative veje til at sikre forsyningssikkerhed, såsom fleksibelt forbrug. Længe har Energinet arbejdet på aftaler, der gør det attraktivt for PtX-producenter at lade deres strømbehov flukturere med udbudet af grøn el fra vind og sol.

Sådan en stor aftale har Energinet nu indgået med Copenhagen Infrastructure Partners 1 gigawatt store projekt kaldet ’Høst PtX Esbjerg’.

Fra CIP hedder det:

Tilslutningsaftalen med Energinet betyder, at anlægget kobles på elnettet for at kunne modtage el, men anlægget vil samtidig fungere som ’buffer’ eller lager, der kan levere eller frigive overskydende strøm-kapacitet tilbage til nettet når der er mangel på strøm fra vedvarende energikilder, skriver Copenhagen Infrastructure Partners i en pressemeddelelse.

»Vi står med en enorm opgave med at sikre balance og stabilitet i fremtidens elsystem, hvor de store PtX-anlæg både bliver nye storforbrugere af el og samtidig vigtige brikker i vores infrastruktur. De giver os mulighed for at balancere de øgede mængder el fra vedvarende energikilder,« siger Henrik Riis, Energinets direktør for eltransmission, i pressemeddelelsen.

Her tager man nok munden lovligt fuld. Der er jo ikke tale om, at anlæggene kan levere strøm, når det kniber, men kun at de kan skrue ned for deres eget forbrug i tilfælde af en mangelsituation. Hele spørgsmålet om denne assistance fra PtX-fabrikkernes side bliver emnet for morgendagens artikel her på siden.

Men allerede her kan vi konstatere, at den regulerende effekt udelukkende vil være i forbindelse med elektrolysen. De efterfølgende processer til fremstilling af ammoniak og metanol er traditionel kemisk industri, der for at være effektiv skal køre stabilt over lang tid uden afbrydelser. Begge processer kræver betydelige mængder energi i form af varme og strøm, og den skal leveres, uanset om vinden blæser eller ej.

Omkostninger

Det er jo ingen hemmelighed, at PtX-brændstofferne på ingen måde er konkurrencedygtige med de fossile modparter. Herom kan man læse følgende betragtninger fra DTU:

Analyserne viser, at prisen for at fremstille de grønne brændstoffer i dag er cirka fire gange højere end prisen på de tilsvarende stoffer fremstillet ud fra fossile kilder. Opskalering i produktionskapacitet, gevinster ved massefremstilling og forbedringer i teknologi forventes at halvere prisen på de grønne brændstoffer frem mod 2050. Men uden regulering vil de grønne brændstoffer uanset teknologi ikke kunne konkurrere med de fossile.

Hvis udviklingen alene skal drives af en CO₂-skat, vil den blive meget høj. Helt op i størrelsesordenen 350 euro per ton i 2030 faldende til omkring 250 euro per ton frem mod 2050, når vi medregner Well-to-Wake-emissioner inklusive emissioner fra elforbrug på linje med IEA’s Net Zero scenarier. Hvis alle emissioner fra hele livscyklus tages med, inklusive produktion af vindmøller og lignende, vil skatten skulle være endnu højere.

Det er intet under, at formidlerne og aktørerne her konstant råber efter statsstøtte. De opgivne priser på 4 gange de nuværende, faldende til 2 gange, når man har optimeret processerne, er formentligt endda forholdsvis optimistiske. Men under alle omstændigheder vil brændstofferne jo være aldeles usælgelige på et frit marked. Så bl.a. derfor giver vi til sidst ordet til Klima-, Energi- og Forsyningsministreriet:

PtX-anlæg kræver store mængder strøm. Hvis strømmen skal komme fra vedvarende energi, forventes elforbruget for et PtX-anlæg på 1 GW elektrolysekapacitet på årsbasis at være i størelsesordenen af elproduktionen fra enten ca. 1 GW havvind, 1,32 GW landvind eller 3,4 GW solcelleanlæg.

Potentialet for både at anvende PtX produkter i Danmark og eksportere dem til udlandet er stort. Der er i dag dog hverken en betydelig produktion eller anvendelse af PtX i Danmark. Produktionen skal op i skala og ned i pris, før de grønne brændstoffer kan konkurrere med fossile- og biobrændstoffer. Derfor har regeringen med Klimaaftale for energi og industri 2020 afsat min. 750 mio. kr. til et udbud for PtX. Det er lykkedes at øge udbuddet med 66 procent til 1,25 mia. kr. og regeringen vil målrette midlerne til støtte af produktion.

PtX-anlæg kan spille en værdifuld rolle i elsystemet ved at aftage store mængder grøn strøm, når vinden blæser og solen skinner, og lukke ned, når det er vindstille. Dette forudsætter, at anlæggene kan køre fleksibelt, og at de placeres geografisk hensigtsmæssigt.

Ministeriet giver udtryk for en fuldt berettiget bekymring om priserne på produkterne og behovet for statsstøtte – et behov, der næppe nogensinde forsvinder.

Men som vi vil se i den opfølgende artikel i morgen, er det alvorligste problem med PtX-planerne det totale fravær af nogen som helst stabiliserende effekt på elnettet. Tværtimod, jo mere PtX, der installeres med tilhørende vindmølle- eller solcelleparker, desto værre bliver det.