Brint produceret ved elektrolyse vil komme til at koste op mod 50 Mwh i elektrisk energi per ton at producere. Men Power-to-X teknologiens fortalere vil sige at den i virkeligheden vil være gratis, fordi den vil blive produceret med kapacitet, som alternativt ville være lukket ned ved stærk blæst, fordi der ikke er behov for så meget el.
Men man kan ikke frit overføre elproduktion fra blæsende til vindstille perioder 1:1. Et ton brint vil koste op mod 50 Mwh i energi at producere, men vil kun aflevere omkring 12 Mwh i elektrisk energi ved senere afbrænding. Derfor vil Power-to-X løsningen kræve at der opføres yderligere vindmøller ud over de allerede eksisterende for at dække behovet for brint til at producere el i vindstille perioder. Og så vil der ikke længere være tale om ledig kapacitet og derfor vil den ikke længere være gratis.
Desuden forudsættes Power-to-X teknologien af så mange uløste tekniske problemer at den formentlig aldrig vil blive realiseret.
Der er hovedsageligt to tekniske anvendelser for brint, der ofte forveksles i debatten.
Den ene er om at bruge brint i industrielle processer, for eksempel stålfremstilling, som erstatning for fossile brændstoffer, og som fremdrivningsmiddel for skibe, lastbiler og fly.
Den anden er at bruge brint til energilagring, hvilket kaldes Power-to-X teknologi. Tanken er at den skal løse problemet med vindmøllers og solcelleparkers ustadighed, idet de jo kun producerer strøm, når vinden blæser og solen skinner.
Power-to-X teknologien går ud på at energi-overskud, produceret i perioder med megen vind og sol, skal lagres i form af brint, som efterfølgende kan brændes af i store Power-to-X brintkraftværker og derved generere strøm i perioder med vindstille og overskyet himmel.
Jeg vil her holde mig til problemerne med Power-to-X teknologien.
Man forestiller sig at overskydende el produceret i meget blæsende og solrige perioder - hvor man ellers må lukke vindmøllerne ned, da der ikke er brug for så meget strøm - skal bruges til at producere brint ved elektrolyse af vand.
Meget groft sagt foregår elektrolyse ved at man stikker to elektroder ned i en kop vand og sætter strøm til. Brint vil da boble op ved den ene elektrode og ilt ved den anden, man har således adskilt vandet i sine bestanddele, brint og ilt. Virkelig industriel elektrolyse er dog noget mere kompliceret.
Industriel elektrolyse forbruger meget store mængder af vand, og det skal være rent vand.
En industrikilde har fortalt tidsskriftet Oilprice, at produktionen af et ton brint med elektrolyse kræver et gennemsnit på 9 tons rent vand til selve processen. Ifølge samme kilde kræver vandbehandlingssystemer typisk omkring to tons urent vand for at producere et ton renset vand. Med andre ord kræver produktion af et ton brint faktisk ikke 9, men 18 tons vand for hver 1 ton produceret brint. Den oplysning findes også andre steder.
Dansk Gasteknisk Center (DGC) citerer Eurowater: "Ifølge Eurowater forbruger vandbehandlingen af 1 M3 grundvand cirka 2 kWh, hvor vandbehandlingen af 1 M3 havvand forbruger omkring 7 kWh. Dette er dog relativt lavt sammenlignet med elforbrug til selve elektrolysen, som kan forbruge helt op til 5.000 kWh til 1 m3 renset vand."
Det må betyde at forbehandling og elektrolyse af vand (havvand) til elektrolyseproduktion af 1 ton brint må forbruge 18*7 + 9*5.000 = 45.126 kwh, som er 45,13 Mwh til produktion af 1 ton brint.
Dernæst skal brinten komprimeres for ikke at fylde for meget ved transport og lagring. I en debat i Ingeniøren siges det at det vil kræve 2,7 kwh per kilo brint at komprimere den fra atmosfæretryk til 700 bar. Det vil sige for 1 ton brint 2,7 Mwh.
Det vil sige at det i elektrisk energi vil koste 45,13 + 2,7 = 47,8 Mwh at fremstille 1 ton brint til lager.
Kemisk industri fungerer bedst ved ensartet og kontinuert produktion, mange start og stop er komplikationer. Men elektrolysen af brint i denne forbindelse skal ske med strøm fra vindmøller, som som vil levere strøm som vinden blæser. Det er et spørgsmål om den i det hele taget kan bringes til at fungere.
Det er tanken at den producerede brint ved vindstille brændes af i fremtidens store Power-to-X kraftværker, og varmen skal transformeres til elektrisk strøm.
Brint brænder meget hurtigere end naturgas og ved højere temperaturer. Flammen er tilbøjelig til at slå tilbage ind i dysen og få materialerne til at smelte.
Dyser til forbrænding af brint er ikke opfundet endnu, og det kan formentlig ikke lade sig gøre, så vi har ingen erfaringer om virkningsgraden. Men naturgasfyr siges at have en virkningsrad på 85%. Så lad os sige at dyser til forbrænding af brint får en virkningsgrad på 80%, for ikke at være alt for negative.
Elektriske strøm i kraftværker fremstilles traditionelt med dampturbiner, der er forbundet med en generator. Virkningsgraden er omkring 45%. Det vil sige at kun 45% af den brutto producerede varme bliver omsat til elektricitet, og resten bliver for eksempel til fjernvarme.
Med gasturbiner bliver virkningsgraden lidt bedre, måske omkring 50%. Men gasturbiner er designet til at køre på naturgas. Gasturbiner for brint i større skala er ikke opfundet endnu, og det er ikke sikkert at det kan lade sig gøre.
Den nedre brændværdi for brint er 33,3 Mwh per ton. Det vil sige at ved afbrænding af brint i de fremtidige Power-to-X kraftværker vil vi få 33,3*0,8*0,45 = 12,0 Mwh elektrisk energi per ton brint ud af anstrengelserne.
Og som sagt kostede det oprindeligt 47,8 Mwh i elektrisk energi at fremstille en ton brint ved elektrolyse.
Nogle vil indvende at dette resultat skyldes den høje energi prognose for elektrolyse fra Dansk Gasteknisk Center, og der må foreligge en eller anden fejl. Men det viser jo også, hvor usikker og urealistisk hele Power-to-X ideen er, det er en drøm, og ingen ved, hvordan virkeligheden vil udspille sig. Dansk Gasteknisk Center og Eurowater kan have ret.
Desuden, ideen er jo at brinten skal fremstilles, når vinden blæser, og brændes af senere, når vinden ikke blæser. Det vil sige at i mellemtiden skal den lagres i enorme trykbeholdere fremstillet af specialstål, som ikke er tilbøjelig til brintskørhed. Som Søren Hansen skriver, brint fylder enormt, selv når det bliver komprimeret til 700 bar. Sådanne enorme trykbeholdere vil blive meget dyre i anlæg.
Desuden, brint er et meget lille molekyle, det vil være urealistisk ikke at regne med et tab under lagringen. Men hvor stort det vil blive, ved ingen.
Og så har vi slet ikke været inde på omkostningerne til anlæg og drift af elektrolyseanlæggene, lagerbeholderen og selve Power-to-X kraftværkerne udover de grundlæggende energi omkostninger. Svenskerne Jan Blomgren, Magnus Henrekson og Christian Sandström skriver at "de mest optimistiske prognoser tyder på en byggeomkostning i 2030 på fire milliarder (svenske) kroner per GW. Det er uklart, hvor længe sådanne faciliteter vil holde, da det er en teknologi, der hidtil ikke er bygget i så stor skala. De mest optimistiske vurderinger er op til ti år."
