Sommerserie om P2X – Brint

Eftermiddagspriserne for i morgen er de bedste, men stadig regulært dårlige for årstiden, vi skal hen til søndag for at finde næste minimum.

Brint er den primære energibærer for det meste af Power-to-X (P2X). Idéen er, at elektricitet bruges til mange andre ting end kunders direkte elforbrug. Problemet som P2X løser er ofte at lagre energien fra vind og sol til et tidspunkt, hvor disse kilder svigter.

Brint er således ikke en energikilde, men en energibærer – et midlertidigt lager.

Jeg har tidligere skrevet om brint, det kan du læse her: https://elforbrug.nu/status-over-brintsamfundet/ og her https://elforbrug.nu/hvad-retter-op-paa-den-megen-ve/ .

Grundstoffet brint findes næsten ikke i fri form (H2) her på Planeten. Det er så kemisk reaktivt at det vil binde sig til næsten hvad som helst. Næsten alt af verdens 100 millioner tons brint om året produceres traditionelt med reformering af naturgas, olie og kul. Gas damp-reformeres ved 800°C; man bruger damp H20 til at spalte fossil naturgas (metan, CH4), og ud kommer H2 og CO2. For hvert kg brint dannes 7-9 kg CO2, som udledes til atmosfæren, så den brint kaldes “grå”.{2} Fordelen er at gasnettet i forvejen er ved industrien, så brint-anlægget kan bygges tæt på hvor brinten skal bruges.

Damp-reformering er lidt det omvendte af Metanisering, som vi også så på her i artikel-serien: https://elforbrug.nu/sommerserie-om-p2x-metanisering/

Men tilbage til P2X: En smule af verdens brint laves med elektrolyse: man bruger jævnstrøm til at splitte vand H2O, og så bobler der brint op ved den ene ledning, og ilt ved den anden. Mange af os har lavet den øvelse i skolens fysiklokale.{3} Ilten udledes til atmosfæren, eller høstes til de mange ting vi bruger ilt til. Hvis strømmen er “grøn”, kaldes brinten også for “grøn”, for så er der ikke direkte CO2-udledning som der er ved damp-reformering af fossilgas.

Ulempen ved “grøn” elektrolyse er at der er stor afstand fra de store sol&vind-parker hen til industri. Så enten skal brint-anlægget ligge hvor det får billig strøm direkte, men brinten skal transporteres (og brint-anlæggets spildvarme er for langt væk til at det kan bruges i fjernvarmen), eller også må brint-anlægget køre på “blandet” strøm fra elnettet.

Et kilogram brint har en kemisk energi på 39 kWh (140 MegaJoule, 3 kg benzin {4} ). Alt efter hvor effektiv dannelsesprocessen er, skal der således bruges mindst den mængde energi for at danne 1 kg brint. De fleste elektrolyseprocesser bruger 55 kWh strøm (70% effektiv), men der er også nogle på vej som bruger lidt mindre. Fx danske Haldor Topsøe SOEC, som bruger spildvarme ved 700°C (fra cementværk o.lign.) så vandet er mere villig til at splitte, og derved bruge mindre strøm.

Vand giver sig ikke under tryk, så ved at pumpe vandet ind i elektrolyse-apparatet med et tryk på fx 25 bar, får den færdige brint (og ilt) også det tryk, og er lidt nemmere at lagre.

De gamle elektrolyseprocesser kræver stabile forhold hvor de kører i lang tid ad gangen – de egner sig ikke til tænde og slukke, så de kan ikke nøjes med at køre når strømmen er billigst. Derfor betaler de en gennemsnitspris for el, og så er det svært at konkurrere med “billig” naturgas.

Det som vi endnu ikke ved, er hvor gode de nye elektrolyseprocesser er til at skrue op og ned for at følge laveste elpris ved vindmøller og solcellers skiftende produktion – denne sommer har der været mange perioder med elspotpris på et rundt nul, og antallet er stigende.{5}

Vi ved heller ikke hvor mange års levetid de elektrolysemaskiner har når de gør det. Det er med til at bestemme prisen for grøn brint, og dermed hvor konkurrence(u)dygtigt det er i forhold til grå & blå brint. Energistyrelsen regner med at det meste af P2X-elforbruget vil gå til brint, ikke så meget til de andre P2X-teknologier.

MVH

Henrik

Elfluencer

Kilder:

Energistyrelsens Analyseforudsætninger 2023 https://ens.dk/sites/ens.dk/files/Statistik/af23_-_baggrundsnotat_-_ptx_og_dac.pdf

IEA 2022 https://www.iea.org/energy-system/low-emission-fuels/hydrogen

{2} Et norsk forsøgsanlæg splitter Nordsø-gas til brint https://www.tu.no/artikler/de-er-forst-med-blatt-hydrogen-og-samtidig-karbonfangst/547479  Senere skal anlægget sende CO2 ned i undergrunden, og så kaldes brinten “blå”.

{3} se vejledning på https://www.experimentarium.dk/klima/forsoeg-med-elektrolyse/

{4} 1 kg benzin har 46,4 MJ kemisk energi. En benzinmotor kan omsætte cirka 1/3 af det til at drive bilen.

{5} se https://elforbrug.nu/danske-rekorder-i-stor-stil/

Billedet er https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electrolysis.svg , https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hydrogen_production_via_Electrolysis.png og https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electrolysis_of_Water.png