Solceller og batterier

I mediet Klimamonitor vil man normalt finde indlæg, der fuldt og helt har accepteret, at vi befinder os i en klimakrise, og at alle mulige tiltag til grøn omstilling er fuldt berettigede og bør gennemføres hurtigst muligt. Både stort og småt tages med her.

Alligevel er Klimamonitor ikke 100% dogmatisk, og faktisk optager man indlæg, der går lidt (forsigtigt) imod strømmen. Således skrev undertegnede et indlæg for nyligt om Danmarks klimamål – og det kom med.

Her er så et helt nyt bidrag til Klimamonitor skrevet af en økonom hos AxcelFuture, Elias S. Knudsen. Han tager fat i en af de bekymringer, som ethvert tænksomt og fornuftigt menneske (inkl. politikerne) burde have gjort sig for længst.

Knudsen ser på den vanvittige udbygning af solceller, der pågår p.t. ud over det danske land, hvor grønne marker sværtes sorte. Problemet er grundlæggende, at Solen giver en masse strøm midt på dagen og ingenting resten af døgnet. Det giver en stærk ubalance i elforsyningen, der igen viser sig ved meget store udsving i prisen. Knudsen skriver:

I syv af de første 14 dage i april oplevede vi, at elprisen midt på dagen var enten nul eller negativ, for så om aftenen at vende tilbage til normalt niveau. Aprils største udsving i elprisen fandt sted i søndags, hvor elprisen i Vestdanmark dykkede til minus 450 kr./MWh mellem klokken 13 og 15, for derefter at stige til 900 kr./MWh klokken 20.

Det svarer til, at det lokale supermarked betaler kunderne 10 kr. pr. liter mælk, de køber midt på dagen, og derefter opkræver 20 kr. for en tilsvarende liter mælk om aftenen.

Mellem kl. 13 og 15 skulle vi således betale 45 øre pr. kWh for at slippe af med strømmen. Resten af døgnet må vi fremstille elektriciteten på anden vis, f.eks. med naturgas (hvis vinden ikke blæser) og den er naturligvis dyr. Det bliver kun værre, hvis vi får flere solceller. Knudsen:

Det rejser spørgsmålet om, hvorvidt det er klogt eller realistisk at øge den danske solcelleenergiproduktion fra cirka 5 TWh i 2024 til knap 40 TWh i 2035, som Klima- Energi- og forsyningsministeriet forventer med deres kommende Klimafremskrivning.

Allerede om et år eller to vil solcellerne have kapacitet nok til at dække hele Danmarks forbrug på solrige sommerdage, og derved fortrænges alle andre kilder til strøm, inkl. vindmøllerne og kraftværkerne.

Knudsen oplister de sædvanlige løsninger på problemet med ubalancer i forsyningen fra vedvarende energi: Geografisk samarbejde, fleksibelt forbrug, brintproduktion eller lagring.

Mht. det geografiske samarbejde gør Knudsen opmærksom på, at vi efter så kraftig en udbygning næppe kan satse på at eksportere den overskydende strøm, fordi nabolandene, især Tyskland, også har en masse solceller, så de producerer ligeledes på livet løs. En så voldsom eksport nogle få timer om dagen vil i øvrigt fordre nogle langt større forbindelseskabler til udlandet, f.eks. Norge og Sverige.

Det fleksible forbrug har Knudsen heller ikke meget fidus til:

En anden løsning kunne være at motivere danske forbrugere til at tilpasse deres elforbrug til de perioder, hvor solen skinner mest. Men mulighederne er mere begrænsede end mange tror; de færreste har mulighed for at forberede aftensmaden midt på dagen, og man kan heller ikke bruge sommerens solenergi til at drive varmepumpen om vinteren.

Energiministeren tror meget på fremstilling af brint, men også her er Knudsen skeptisk – og med god grund:

Udfordringen er bare, at investeringen i elektrolyseanlæg kun hænger økonomisk sammen, hvis anlægget har mange fuldlasttimer, det vil sige at det skal være i brug store dele af året. Desværre er det sparsomt med soltimer i Danmark, og derved skal elektrolyseanlæggene trække på elnettet – eller dimensioneres efter Nordsøens vindenergiproduktion.

Man kan så til og med overveje om, elektrolyseanlæg drevet af dansk eller sydeuropæisk solenergi producerer den billigste brint? Det er altså ikke umiddelbart fornuftigt at bygge danske solceller alene med det formål at drive elektrolyseanlæg. Brintteknologien er også dyr og umoden, mens vi står med et akut overskud af solcellestrøm i Europa.

Og så når Knudsen frem til sin konklusion, vi skal installere batterier i stedet, så de kan opsamle overskuddet af strøm fra solcellerne om dagen og bruge det om natten. Derved frigør vi os fra de andre dyrere energikilder og kan nyde godt af solcellestrømmen døgnet rundt.

Tanken er besnærende, men man bliver jo nødt til at spørge, hvad det mon måtte komme til at koste? Batterier er dyre, og alle hidtidige udregninger har vist, at de slet ikke kan hænge sammen rent økonomisk.

Der er et grundlæggende problem i og med, at udbyttet fra solceller varierer kolossalt over året i Danmark, som vist på fig. 1. I tre vintermåneder leverer solcellerne næsten ingenting, mens de om sommeren producerer enorme mængder af strøm. Det kan ikke være Knudsens tanke, at vi skal lagre strøm om sommeren til brug om vinteren. Det vil give helt absurd store batterier. Lad os derfor i stedet kigge på en måned midt i mellem sommer og vinter, f.eks. september. Her sætter vi os for, at vi vil have batterikapacitet nok til at udfylde hullerne i forsyningen fra solcellerne, således at forbruget dækkes. Kapaciteten af solcellerne sættes til, at den samlede produktion for måneden svarer til det samlede forbrug i samme måned. Det betyder, at vi skal have en solcellekapacitet, der er ca. 8 gange større end den var i 2023. Det svarer meget godt til Energistyrelsens tal.

Fig. 2 viser så situationen for september måned, med det nuværende forbrug og 8 gange den nuværende solcellekapacitet. Man bemærker, at der er en betydelig forskel mellem udbyttet fra dag til dag, men at produktionen alligevel midt på dagen hver dag er højere end forbruget.

Nu kan vi så beregne den nødvendige kapacitet af batteriet, den fremgår af fig. 3. De første dage i måneden var der mere sol, og her får vi opbygget vores lager af strøm, men det bliver brugt alt sammen i sidste del, hvor der kommer mindre energi fra Solen. Kurvens toppunkt ligger på knap 500.000 MWh, så det svarer til den kapacitet, vi skal have, for at kunne udfylde hele måneden. Nu kan vi udregne økonomien i foretagendet, den er vist i tabel 1.

Investeringen er på 2.000 milliarder kr., hvilket er i samme størrelsesorden som vores årlige bruttonationalprodukt. Forrentningen af investeringen vil medføre, at hver eneste kWh, der bruges, bliver belagt med en mérpris på over fem kroner.

Udnyttelsen af batteriet bliver i øvrigt forholdsvis dårlig. Om sommeren vil det løbe fuld hver dag, mens Solen skinner, og derefter må resten af strømmen fra solcellerne kasseres eller bortskaffes på anden vis. I starten af vinteren vil batteriet blive helt tømt, og forblive tomt i resten af perioden.

Ideen er således besnærende, men den duer ikke i praksis.

Man kunne så vende sig mod en løsning, hvor batteriet i stedet skal stabilisere strømforsyningen til brintfremstilling. Her er forbruget ikke svingende, men bør i stedet være helt jævnt, derved kører elektrolysen bedst. Man kunne så tænke sig, at man indstillede produktionen til et højere niveau om sommeren, et noget lavere niveau forår og efterår og helt lukkede elektrolysen i de tre vintermåneder.

Udregningen er foretaget, og resultatet bliver en pris pr. kg. brint på flere 100 kr., hvilket skal sammenholdes med markedsprisen på brint i dag, den ligger på omkring 12 kr./kg. Med til løsningen her er der også det faktum, at vi får en dårlig udnyttelse af vores elektrolyseanlæg, hvis kapaciteten svarer til sommerens produktion, vil udnyttelsen årligt ligge omkring 60%, hvilket ikke anses for imponerende i den kemiske industri.

Konklusionen er således atter, at batterier ikke er nogen levedygtig del af løsningen i forbindelse med forsøgene på grøn omstilling.