Brint i Kina

Kina er Verdens største producent af brint, med en årlig mængde på omkring 33 mio. ton, hvilket er ca. en tredjedel af den globale produktion. Brinten bruges primært til fremstilling af kemikalier (bl.a. ammoniak til gødning) og i olieraffinaderier. Kinas brint fremstilles for størstedelens vedkommende ud fra kul (”grå” brint) som er en rigelig ressource. I andre dele af Verden foretrækker man at bruge naturgas som udgangspunkt, men den er mindre tilgængelig i Kina.

Kina har lige som resten af Verden planer om en grøn omstilling, og den indbefatter også fremstilling af brint ved elektrolyse: ”Grøn” brint. Der er planer om, at landet allerede i 2025 skal nå op på en kapacitet på 100.000-200.000 ton pr. år. Det er kun 0,3-0,6 % af den årlige produktion, og meget beskedent, når man sammenligner med planerne i resten af Verden, hvor man taler om 4,5 mio. ton i 2025. Men de vestlige planer er ved at skride, primært af økonomiske årsager.

Kina har naturligvis også måttet erkende, at den grønne brint bliver dyr, som det fremgår af tabel 1. Her ser man priserne gældende i 2022 og derefter de forventede i 2030, 2040 osv. for hver provins i landet. Ved siden af er vist priserne på den grå brint. Den grønne brints pris styres, som vi har set mange gange før, primært af prisen på elektricitet, og derfor kan man se, hvordan visse provinser med mange vindmøller og solceller efterhånden forventes at nå ned på omkostninger, der er sammenlignelige med de fossilt baserede. Det hjælper meget på forholdet, hvis man sammenligner med priserne på ”blå” brint, dvs. brint fremstillet på basis af fossile brændstoffer, men med opsamling og deponering af CO₂-en efterfølgende. Billigste provins er i øvrigt Indre Mongoliet, hvor man i 2060 forventer at komme ned på en elektrolysepris på 7,4 RMB/kg, hvor fossil brint koster mellem 5,7 og 8 RMB/kg. En RMB (eller Yuan) er meget tæt på en krone i værdi.

Billedet ligner ellers meget, det vi ser her i Vesten. Elektrolysebrint i Kina koster i dag 4-6 gange så meget som brint fremstillet fra kul eller gas. Prisniveauet generelt ligger noget lavere end f.eks. i Europa, både for den grønne brint og den grå brint.

De forudsete meget lavere priser i fremtiden er et resultat af store forventninger til optimeringer af elektrolysen og ikke mindst til ultralave elpriser fra sol og vind. Helt ned kommer den grønne brint dog ikke i pris, og det nævnes, at en CO₂-afgift på 500 RMB/ton ville hjælpe meget på situationen.

Grøn brint giver kun mening, hvis den fremstilles på basis af CO₂-fri elektricitet. Hvis strømmen kommer fra kulfyrede kraftværker, ender man med en endnu større udledning af CO₂, og så er det hele totalt omsonst. De danske brint- og Power to X-projekter er alle sammen mere eller mindre baseret på en opkobling til Energinets forsyning. Det giver en behageligt jævn leverance af strøm til elektrolysen, men det betyder, at brinten ikke bliver helt ”klimaneutral”, da dansk elektricitetsforsyning stadigvæk indebærer en vis udledning af CO₂. Det vil også medføre en voldsom ekstra belastning på Energinet, der i forvejen kæmper en brav kamp for at opretholde en stabil forsyning. Men brintproducenterne her i Danmark tør ikke (endnu) forlade sig på stærkt svingende strøm fra sol og vind. Det gælder f.eks. anlægget i Kassø ved Aabenraa, der står for at sætte en metanolfabrikation i gang senere i år.

Omvendt vil det være helt umuligt, hvis man vil følge Energistyrelsens planer for den samtidige udbygning af solenergien og brintfabrikationen, hvis ikke elektrolysen kan køre på strøm fra solcellerne uden hjælp.

Og her må man tage hatten af for kineserne. Sidste år satte de det første elektrolyseanlæg i drift i provinsen Xinjiang, helt ude vestpå ved grænsen til Pakistan. Anlægget hedder Kuqa og har en planlagt kapacitet på 20.000 tons brint om året. I alt er der installeret 260 MW elektrolysekapacitet, og strømmen skal komme fra en nærliggende solcellepark på 361 MW. Til supplement nævnes det, at anlægget kan købe lidt vindmøllestrøm udefra, men den er væsentligt dyrere, og det vil man gerne undgå.

Det hedder sig, at man forventer, at fabrikken vil køre med en kapacitetsudnyttelse på 51%. Den kan jo dårligt nok blive højere, da solcellerne reelt kun producerer mellem 20 og 30% af deres kapacitet henover året. Derfor vil anlægget ikke producere noget hver nat, eller ca. 12 timer ud af hvert døgn.

Tallene hænger ikke helt sammen. Selv med 30% udbytte af solcellernes kapacitet synes der ikke at være strøm nok til de 20.000 ton brint, men det kan vi lade ligge i denne omgang. Måske er den manglende strøm det forventede indkøb fra vindmøller. Der er ikke indtænkt noget lager af strøm, og derfor vil man i teorien have perioder, hvor solcellerne leverer mere – op til de 361 MW – end elektrolysen kan bruge – 260 MW.

Anlægget blev sat i gang i sommeren 2023 og indtil videre har driften ikke været den store succes. Man har installeret elektrolyseudstyr fra tre forskellige kinesiske producenter, formentligt for at få afprøvet markedet ved samme lejlighed. Alle tre typer celler er de såkaldte alkaliske, som er de simpleste i drift og som ifølge leverandørerne skulle kunne klare en strømforsyning svarende til mellem 30 og 100% af deres kapacitet. Ideen var således, at alle cellerne skulle køre på én gang, og hvis der f.eks. gik en sky for himlen og solcellernes produktion faldt (hvilket sker næsten øjeblikkeligt) ville elektrolysecellerne bare nedsætte deres produktion tilsvarende.

I praksis fungerede den løsning ikke så godt. Det afgørende ved elektrolyse er at få skilt brinten og den samtidigt producerede ilt effektivt fra hinanden. Det er livsfarligt, hvis de blandes sammen efter cellen, fordi det giver risiko for brand eller eksplosioner. Når en elektrolysecelle kører med konstant kapacitet, kan man optimere driften og sikre, at adskillelsen bliver 100%. Men ved svingende strømforsyning bliver den opgave uendeligt meget sværere, og anlægget i Kuqa døjede med, at den producerede ilt blev kraftigt forurenet med brint.

Man blev hurtigt nødt til at begrænse minimumsproduktionen til 50%, således at skalaen gik mellem 50 og 100 og ikke 30 og 100. Det betød til gengæld, at man blev nødt til at slukke for nogle at elektrolysecellerne, når strømmen faldt til under 50%, og det skete hyppigt. Alkaliske elektrolyseceller kan ikke bare stoppes og startes som en elbil, efter start kræver de noget tid for at få stabiliseret produktionen. Hyppige stop og starter vil også forkorte deres levetid.

Resultatet var, at man i de ca. 6 måneder i 2023 kun fik produceret 2000 t brint, svarende til 20% af den forventede produktionskapacitet. Man taler nu om, at fuld produktion tidligst vil blive nået i 2025. Det siger sig selv, at med så lavt et udbytte, bliver strømforbruget pr. kg brint meget højere (man regner med ca. 50 kWh/kg brint ved en optimeret alkalisk elektrolyse), og dermed bliver omkostningerne pr. kg også meget højere.

Alt i alt vil Kina givetvis ende i samme situation som Europa, hvor man står med brint, der er alt for dyr, og derved vil gøre aftagerne ukonkurrencedygtige i et åbent marked. Den kinesiske brint er p.t. på papiret billigere, end f.eks. dansk brint ville være, men det skyldes jo de kunstigt lave priser på sol og vind, pga. statstilskud og andre gunstige ordninger. Det kan den kinesiske stat ikke fortsætte med i en uendelighed, og så får de aldrig et ”brint-eventyr”, lige som vi andre heller ikke gør.

Men kineserne skal have ros for deres vilje til at forsøge sig med produktion af brint baseret på variabel solstrøm.