Power-to-X handler om at udnytte overskudselektricitet til nyttige formål, hvor det første skridt mod X’et altid er omdannelsen af elektrisk energi og vand til hydrogen. Danmark er med helt fremme indenfor udviklingen af fremtidens energiløsninger med power-to-X.

Af Kristian Sjøgren, videnskabsjournalist, ksjoegren@gmail.com

Fremtiden kræver i den grad nye energiløsninger. Og rundt om i verden forskes der intenst i udvikling og implementering af nye energiløsninger, der i stedet for energiafhængighed af “sort guld” fra undergrunden fokuseres på udvikling og implementering af de energiformer, der er rigeligt af, fordi de er vedvarende. Her taler vi om vind-, sol- og vandenergi. En lysende stjerne på himlen indenfor de interessante energiløsninger er power-to-X, der i store træk går ud på at bruge vedvarende energiressourcer til ikke bare at varme vores huse op, tænde lys i vores lamper og føre vores elektriske biler fremad, men også til at lave brændstoffer til transportsektoren og kemikalier til alle tænkelige industrier på en klimavenlig og politisk ukompliceret måde.

Faktisk er Danmark førende indenfor udviklingen af power-to-X-teknologier, og lektor Samuel Araya fra AAU Energy på Aalborg Universitet mener, at hele verden snart kommer til at kigge mod vores lille land for at finde løsninger på globale problemstillinger.

»Selvom det går langsomt med udviklingen af power-to-X-teknologier og implementeringen af dem i verden, er jeg optimistisk på Danmarks vegne. Vi er gode til at investere i disse teknologier, og der er politisk opbakning, ligesom vi allerede nu er ved at implementere power-to-X i en række projekter. Det vil bringe Danmark i en gunstig position inden for kommercialisering af power-to-X-teknologi og bringe os tættere på målet om at blive klimaneutrale,« fortæller Samuel Araya.

Hydrogen er en hjørnesten i power-to-X

Power-to-X i en klimavenlig sammenhæng er helt simpelt muligheden for at benytte elektricitet fra vedvarende energiformer fra vind, sol og hav til at lave alt muligt andet, som kan bruges i en lang række applikationer og inden for en lang række industrier.

For eksempel kan power-to-X være, at man benytter overskuds­elektricitet fra vindmøller til at drive den kemiske proces, som trækker hydrogen (brint) ud af vand. Processen hedder elektrolyse og er den bærende bjælke i hele power-to-X-tankegangen. Hydrogen kan lagres direkte i tanke og for eksempel bruges i transportindustrien til at drive biler fremad, eller det kan omdannes til andre former for brændstoffer til fly eller skibe. På den måde kan overskudselektricitet opbevares og udnyttes fremfor at gå til spilde.

Samuel Araya forklarer, at power-to-X altid har omdannelsen af elektrisk energi og vand til hydrogen som det første skridt mod X’et. Herefter er mulighederne nærmest uendelige.

»Med power-to-X kan man som eksempel lave metanol, som Mærsk benytter i deres nyeste skibe som e-fuel. Danmark har blandt andet stort fokus på netop at benytte power-to-X til at lave bæredygtig metanol med et mindre klimaaftryk. Man kan også lave bæredygtigt flybrændstof eller plastik eller andre kemiske komponenter til brug i industrien. I rigtig mange sektorer har man brug for forskellige energiformer, der ikke kan erstattes med vindenergi, men hvor vindenergien kan udnyttes til at omdanne vand til hydrogen til de energiformer, der er behov for,« siger han.

Power-to-X kan også spille en stor rolle indenfor fjernvarme. Danmark er et af de lande i verden med det mest veludviklede fjernvarmenet, og netop fjernvarmenettet har en unik mulighed for at opsamle det betydelige energispild, der er ved de vedvarende energiformer og ved power-to-X, hvor op imod 25 procent af energien ved elektrolysen bliver omdannet til varmeenergi. Den energi risikerer at forsvinde ud i det rene ingenting, men kan opfanges og udnyttes til at holde huse varme om vinteren.

Selvom der fortsat er store usikkerheder omkring, hvor etableret power-to-X bliver i Danmark, viser forskellige fremskrivninger, at overskudsvarme fra elektrolysen i power-to-X-anlæg kan dække op imod 20 procent af det danske behov for fjernvarme. Som eksempel er det på tapetet i Aalborg at bygge et power-to-X-anlæg, der foruden at producere 130.000 tons metanol årligt også skal forsyne Aalborg Kommune med 130 GWh overskudsvarme, hvilket er nok til at dække syv procent af kommunens behov og opvarme 5.000 husstande. Anlægget forventes færdigbygget i 2028.

God udnyttelse af overskudsenergi

En helt central komponent i power-to-X-tankegangen er, at den energi, som går ind i elektrolysen, er overskudsenergi. I Danmark har vi som eksempel ofte overskud af elektricitet fra vindmøller. Det sker ikke overraskende på dage med meget vind, og på de dage forsøger vi at sælge vores overskudselektricitet til vores nabolande. I fald at de ikke har behov for den elektricitet, som vi gerne vil sælge, lukker vi vindmøllerne ned. Andre lande kan have overskud af solenergi eller havenergi og står med lignende problemer.

Tanken bag power-to-X er, at når der er overskudselektricitet i netværket, og når den overskudselektricitet kommer fra sol, vind og hav, skal vi ikke lukke ned for vindmøller og solcelleanlæg, men derimod sende elektriciteten i retning af elektrolyseanlæg, der kan lave den om til hydrogen. I modsætning til elektricitet, som ikke for nuværende kan opbevares på en meningsfuld måde, kan man nemlig opbevare hydrogen meget let, indtil der er behov for det.

Ifølge Samuel Araya handler power-to-X ikke bare om at bruge elektricitet mere smart. Det er faktisk en decideret nødvendighed, hvis vi overhovedet skal have en chance for at reducere vores CO₂-udledning med 70 procent inden 2030 og blive klimaneutrale inden 2050.

»Derfor skal vi ikke bare se på kapaciteten af den vedvarende energi, som vi producerer i dag, og som kun nogle dage er i overskud i form af ekstra elektricitet. Vi skal også udbygge netværket af vedvarende energi, så vi ikke kun tænker power-to-X som en løsning på et overskudsproblem, men tænker i at forsyne power-to-X specifikt. Lige nu giver det kun mening at køre power-to-X, når der er meget vind, mens det ikke gør det, når der ikke er vind. Vores energinetværk skal være af en sådan kapacitet, at det hele tiden giver mening at køre power-to-X,« siger Samuel Araya.

Danmark har fokus på produktion af metanol

I Danmark har forskning og investorer haft et særligt øje til udvikling af power-to-X-teknologi til at lave metanol og de relevante produktionsfaciliteter. Vi har således allerede i dag produktionsfaciliteter, der kan lave i omegnen af 220.000 ton metanol om året. Der er dog blot tale om et demonstrationsanlæg, og tallet blegner da også lidt i forhold til den mængde metanol, der skal bruges i verden, hvilket er flere hundrede millioner tons.

Metanol bliver blandt andet brugt i alt fra køleelementer i køleskabe til brændstof og indenfor produktionen af forskellige kemikalier til brug i blandt andet landbruget. Samuel Araya arbejder selv med udvikling af brændselsceller, der kører på metanol, og som kan lave elektricitet på steder væk fra elektricitetsnetværket. Metanol kan også bruges til at lave andre typer af brændstoffer som e-diesel eller e-brændstof til fly.

Grøn metanol er dog omkring dobbelt så dyr som tilsvarende metanol fra undergrunden, og derfor er der ifølge Samuel Araya behov for politiske tiltag, så power-to-X ikke skal konkurrere med sorte løsninger og tabe den konkurrence. Det kan for eksempel være ved, at det skal koste mere at forbrænde metanol fra fossile kilder sammenlignet med prisen på at forbrænde grøn metanol.

I det hele taget er de største problemer for udrulningen af power-to-X-teknologier ikke den tekniske knowhow, men derimod politiske initiativer til at skabe incitamenter for at investere i produktionsfaciliteter baseret på power-to-X.

»Jo større produktionsfaciliteter, vi kan lave, jo længere kan vi bringe prisen på for eksempel grøn metanol ned, men mange projekter i Europa har svært ved at komme i gang eller bliver sat på pause, fordi der endnu ikke er klarhed over profitabiliteten, og hvad kulstof egentlig skal koste. Hvis vi kan få det på plads, vil det hjælpe på investeringslysten,« siger Samuel Araya.

Kan også trække CO₂ ud af atmosfæren

Selvom den politiske vilje kommer helt i hus, er der stadig rum til forbedringer i selve power-to-X-teknologien, så den bliver mere effektiv. Blandt andet er der inden for selve elektrolysedelen af power-to-X rum til teknologiske forbedringer, der gør processen mere effektiv og dermed billigere. I store træk kan man sige, at prisen på at konvertere vand til hydrogen bestemmer, om power-to-X er konkurrencedygtigt i forhold til mindre bæredygtige kilder til energi. Prisen på hydrogen afgøres derfor at selve effektiviteten af den elektrokemiske proces – og så selvfølgelig også prisen på elektricitet.

En anden udfordring – eller mulighed om man vil – er, at i produktionen af metanol skal der bruges carbon i form af CO₂. Det kulstof skal helst komme fra kilder, der ikke leder til yderligere CO₂-udledning. Derfor kan den benyttede CO₂ for eksempel komme fra fabrikker, der installerer systemer til at indfange CO₂ i deres skorstene. Power-to-X-anlægget i Aalborg har planer om at genanvende 180.000 tons CO₂ pr år fra affaldsforbrænding. Det store mål er dog, at produktionen af metanol kan køre ved hjælp af teknologier, der kan indfange CO₂ direkte fra atmosfæren og derved ikke bare sikre, at der ikke bliver udledt mere CO₂, men at der derimod kan reduceres i verdens CO₂ i atmosfæren.

»For nuværende er prisen på de teknologier, der kan trække CO₂ ud af atmosfæren, ret høj, og der er også her et behov for at udvikle teknologien for at gøre den mere effektiv og billigere, og så skal vi også udvikle anlæg, der kan gøre det i stor skala,« siger Samuel Araya. ♦