Kan vi producere nok grønt brint til at redde verden?

Omkring en femtedel af alle drivhusgasemissioner produceres af industrier som stål og cement, så hvis vi vil arbejde hen imod et emissionsfrit samfund, er dette et godt sted at starte. Og en lovende teknologi kan have en nøglerolle at spille.

'Brint og brændstoffer afledt (deraf) er i stand til at reducere kuldioxidemissionerne fra fossile brændstoffer i selve, meget langsigtet, ned til nul, sagde Klaus Scheffer, projektleder hos Siemens. 'Du behøver ikke fossile energier i en fremtidig verden. Jeg håber, mine børn vil se det.'

Teknologien er grøn brint - ved hjælp af en elektrisk strøm til at omdanne vand til ilt og brint - og hvis dette er drevet med vedvarende energi, producerer det ingen kulstofemissioner. Hvis dette er, på tur, bruges til at levere en ren brændstofkilde til industrien eller til at balancere elnettet, det kunne være med til at ændre planetens fremtid.

Hovedproblemet hidtil har været, hvordan man rent rent fremstiller brint i store mængder. I øjeblikket, omkring 96 procent af den globale brint fremstilles ved at reformere metan, der producerer kuldioxid som affaldsprodukt. Grøn brint fremstillet med denne elektrolysemetode, imidlertid, er et meget renere alternativ.

Scheffer er med til at skabe en kilde til grøn brint til brug på et stålværk i Linz, Østrig, som en del af et projekt kaldet H2FUTURE. Målet med dette projekt er ikke kun at producere grøn brint fra vedvarende energi, men for at se, om det igen kan bruges til at producere stål med et lavere CO2-fodaftryk, døbt grønt stål.

'Stålproduktion er en af ​​de industrier, der dominerer kuldioxidemissionerne i verden, sagde Scheffer. 'Stålproduktionsprocessen i Linz bruger masser af kul til stålproduktion, (så der er) en masse kuldioxidemissioner.'

Levedygtig

Det første trin i dette projekt er at teste, om teknologien er levedygtig til kommerciel brug – elektrolysatoren er sat til at starte fuld drift i foråret 2019. Kører med en kapacitet på seks megawatt, anlægget vil producere omkring 1, 200 kubikmeter grøn brint i timen, når den er fuldt funktionsdygtig.

Det er ganske vist en lille test – elektrolysatoren vil kun reducere en brøkdel af kulstofemissionerne på anlægget. Men dette er kun et pilotprojekt, med design til at skalere dette op til større brintproduktion i fremtiden, ved hjælp af en elektrolysator, der kører med en kapacitet på 100 megawatt.

I nærheden af ​​Köln i Tyskland, imens, under et projekt kaldet REFHYNE, ITM Power er ved at udvikle en ti megawatt elektrolyser, som vil begynde sin drift i 2020. Den installeres på raffinaderiet i Rheinland, drives af Shell Deutschland Oils, som i øjeblikket er afhængig af dampreformering for at producere brint.

Dette er Tysklands største raffinaderi, forbruger omkring 180, 000 tons brint om året. Den nye elektrolysator vil give en beskeden mængde brint i retning af denne total - omkring 1, 300 tons om året. Men hvis forsøget lykkes, så kunne teknologien udvides.

Udover at producere brint, REFHYNE har et andet formål, der hjælper med at lave en business case til brug for den. Elektrolysatoren kan tændes eller slukkes meget hurtigt, hvilket betyder, at den kan levere en netbalanceringstjeneste til at klare perioder med høj eller lav efterspørgsel i elnettet.

"Forsyningen (virksomhederne) skal balancere intermitterende vedvarende energi med basisanlæg, sagde Dr Frithjof Kublik, seniorkonsulent for forretningsudvikling på raffinaderiet i Rheinland. 'Elektrolysatoren har den fordel, at den kan tænde eller slukke meget hurtigt, på få sekunder, og ud fra det synspunkt kan du tilbyde en netafbalanceringsservice.'

Netbalanceringstjenester nyder godt af fleksibilitet, som forsyningsselskabet er villig til at betale en pris for, sagde Kublik.

Det er også noget, der bliver undersøgt i Danmark, hvor et projekt kaldet HyBalance har udviklet et demonstrationsanlæg i Hobro, der producerer brint fra vandelektrolyse, når mængden af ​​elektricitet, der produceres af vedvarende energi, overstiger, hvad der er behov for af nettet.

"Projektet skal virkelig teste, hvordan vi kan bruge den vedvarende energi fra nettet og omdanne den til brint, der kan bruges enten i industrien eller til energianvendelser, sagde Caroline Le Mer, Hydrogen Energy Europe Director hos Air Liquide, som koordinerer projektet.

Pigge

Anlægget åbnede i september 2018 og vil køre i 15 år, bruger den samme elektrolyseproces som H2FUTURE og REFHYNE til at producere brint, som er kendt som proton exchange membrane (PEM) elektrolyse. Mere traditionelle elektrolysatorer er afhængige af alkalisk elektrolyse, men PEM er fordelagtigt, da det kan håndtere spikes i udbuddet, fra vedvarende energier som vind og sol.

Det er især nyttigt i Danmark, hvor vindkraft er rigeligt – i 2015, 42 % af dens elektricitet blev produceret af vindkraft. På HyBalance demonstrationsanlæg, dette bruges til at producere brint, når elniveauet er lavt, som om natten, eller når vinden er høj.

Gassen sælges enten til industrien eller bruges til at drive brintbiler, med det overordnede mål at vise, at brint kan produceres i store nok mængder via vedvarende energi til at være nyttigt for industrier.

På et senere tidspunkt, brinten kunne opbevares i salthuler til fremtidig brug - en billig måde at opbevare store mængder på.