Grøn brint kan være brikken, der mangler

Store havvindmølleparker og solcellefarme. Det er en del af den fremtid, som Danmark gerne skal se ind i. For hvis fossile brændstoffer skal blive en saga blot, skal vi satse hårdt på den grønne energi.

Ifølge Energistyrelsen steg det samlede forbrug af vedvarende energi i 2023 med 1,6 procent, så det dækkede knap 44 procent af Danmarks faktiske energiforbrug. En fremskrivning fra Energistyrelsen viser, at forbruget vil blive dækket 100 procent af vedvarende energi i løbet af 2026, hvor cirka 28 procent af strømmen vil komme fra landvindmøller og cirka 15 procent fra solceller. Samtidig har solenergi i sig selv et kæmpe potentiale, fordi solceller kan lave 60 gange så meget energi som biomasse. Men udfordringen er, at der lige nu ikke findes en teknologi, der kan lagre sol og vind i en stor skala.

Det er her, grøn brint kommer ind i billedet som en væsentlig brik. Med Power-to-X (PtX), som er energi fra vind og sol, der gennem elektrolyse omdannes til e-fuels, er det muligt at skabe grøn brint, der er CO2-neutral.

 

 

Brint er kostbart
Men der er en udfordring med den grønne brint, og det er, at den er dyr. Ikke i sig selv, men hver gang man kemisk skal lave et stof om til noget andet, bliver selve stoffet mindre. Det vil sige, at når vind og sol opfanges og bliver til brint, forsvinder der noget energi. Samtidig er selve elektrolyseprocessen særdeles omkostningsfuld, idet den kræver ovne og materialer, der kan klare temperaturer så høje som 750 grader. Og på trods af materialer, der kan klare det, slider det hurtigere på dem, end når processer sker ved lavere temperaturer.

For selvom der findes elektrolyse-teknologier, som kører ved 80-100 grader, er de langt mindre energieffektive, fylder meget eller er baseret på nogle af de mest sjældne råstoffer, vi har på jorden. Anne Lyck Smitshuysen har sat sig for at løse problematikken. For hvis man kan bygge et væsentligt større anlæg til en lavere pris per kW elektrolyse, kan man gøre processen mindre kostbar, og dermed bliver det billigere.

Allerede i gymnasiet blev Anne Lyck Smitshuysen nemlig nysgerrig på, hvorfor man ikke satsede mere på den grønne brint, og som kun 27-årig gjorde hun kometkarriere, da hun fandt frem til en måde at gøre fremstillingen af brintceller 15 procent billigere. Det har hun gjort ved at opskalere størrelsen af elektrolysecellerne, hvorved anlæggene kræver mindre stål.  I dag er hun en anerkendt forsker og ansat ved virksomheden Dynelectro, hvor hun forsker i brint, ligesom hun er tilknyttet DTU.
- For mig at se handler det om at se på det store billede. Jeg undrer mig over, at politikerne ikke har satset tidligere på forskningen inden for grøn brint, fordi der er store perspektiver i det. Store virksomheder som Shell lægger penge i vores forskning, mens Mærsk kører e-fuels-projekter. Mange af de forurenende virksomheder ved jo godt, at fremtiden er grøn, og vil derfor gerne omstille sig og finde nye forretningsområder, siger Anne Lyck Smitshuysen.

Lige nu kører Ørsted to brintprojekter i Danmark. Det ene er med blandt andet Københavns Lufthavne, A.P. Møller-Mærsk og DFDS, der vil udvikle et 1.300 MW anlæg i København til produktion af brint til bæredygtige brændstoffer. Det andet er et PtX-anlæg på Avedøre Holme, hvor strøm fra havvindmøllerne skal bruges til at producere brint gennem elektrolyse.
Som det er nu, giver elektrificering med batterier for luftfarts- og shippingområdet og nogle gange lastbiler ikke mening, og sandsynligvis heller ikke i fremtiden. Skulle en Boeing 747 eksempelvis flyve på batterier, ville den blive 15 gange tungere og dermed ikke kunne lette. Ligeledes ville containerskibene have enorme batterier, der tager plads fra lasten.
- Høj-temperatur elektrolyse, som jeg forsker i, blev opfundet i 1970’erne, og jeg har fundet ud af, hvordan man kan opskalere elektrolysecellerne, så man kan spare på de udenom-liggende materialer. På den måde kan man gøre brinten billigere, siger Anne Lyck Smitshuysen og tilføjer:
- Det er helt afgørende, at vi finder metoder til det, hvis vi skal kunne bruge brinten i omstillingen. Ingen gider jo at skulle betale meget mere for deres energi, bare fordi den er grøn.

- Det er helt afgørende, at vi finder metoder til det, hvis vi skal kunne bruge brinten i omstillingen. Ingen gider jo at skulle betale meget mere for deres energi, bare fordi den er grøn.

Anne Lyck

Der skal tænkes cirkulært
Anne Lyck Smitshuysen forklarer, at man kan tænke på størrelsen af elektrolysecellerne, som man tænker på batterier. Hvis man sammenligner de litiumbatterier, som elbiler kører på, med små AA-batterier, skal der rigtig mange AA-batterier til for at nå op på bilbatteriets styrke. Det er det samme med elektrolysen. En enkelt elektrolysecelle kan trække 50 watt, og en vindmølle kan producere 5 kW – det svarer til 5000 watt eller 100 celler pr. vindmølle.
- Men hvis man kan lave cellerne seks gange større, skal man kun bruge 16 celler, og så sparer man på de omkringliggende materialer og derved sparer man penge, siger hun, men pointerer også, at det kræver penge til forskning:
- I og med at politikerne har skåret betragteligt i forskningen på det grønne område, er vi i virksomheder som Dynelectro derfor afhængige af, at kapitalfonde og andre virksomheder finder området interessant.
Dynelectro har taget patent på Anne Lyck Smitshuysens opdagelse, for en udregning fra Energistyrelsen i 2021 lød på, at hvis man kan komme ned på to dollar pr. kg hydrogen, vil brint blive konkurrencedygtigt.
- Selvom det lige nu især er interessant for shipping- og flybranchen, vil man også kunne bruge brinten til at lave e-fuels til diesel- og benzinbilerne, siger Anne Lyck Smitshuysen, der mener, at man så er et helt nyt sted henne, hvor man tænker mere cirkulært:
- Udover at have en ualmindelig effektiv maskine i bilernes forbrændingsmotorer, vil vi kunne genbruge disse biler frem for bare at skrotte dem. E-fuels vil sandsynligvis være for dyrt for den almindelige forbruger at bruge alene, men ved at installere en elmotor med en lille batteri-pakke, dækker man mange almindelige menneskers kørselsbehov med bæredygtige hybridbiler fremfor at udskifte hele verdens biler med fuldt elektriske litium-baserede biler. En stor del af den grønne omstilling handler jo også om at genbruge ressourcerne.
Hun fremhæver, at perspektivet dog er langt bredere, da blandt andet stålindustrien og plastproduktion kan gøres grønt igennem grøn brint og e-fuels.

Ensidigt fokus på batterier
Anne Lyck Smitshuysen er derfor bekymret for det ensidige fokus på batterier, fordi den grønne teknologi også har en bagside. Udover at fremstillingen af elbilbatterier belaster miljøet, da der skal bruges store mængder energi til at producere litium, kobolt og mangan, har udviklingen nemlig også medført en ny industri af litium-miner, der har en social slagside, som er værd at bemærke. I 2021 blev der påvist overgreb på og voldsom underbetaling af minearbejdere i DR Congo, hvor især Kina er aktiv, ligesom der for nyligt har været historier om rydning af landbrug til fordel for miner samt børnearbejde forskellige steder i de afrikanske litiumminer.
- Længe har batterier været den hellige gral inden for grøn omstilling. Det meget ensidige fokus på elbiler gør nu, at der kommer helt nye problemer. Hvis vi skal omstille os, skal hele verden være med, og så kræver det, at vi ser det store billede og også er socialt ansvarlige, forklarer Anne Lyck Smitshuysen:
- Og det er der faktisk en mulighed for med grøn brint, fordi vi selv kan producere det. Fremtiden kommer til at være et puslespil af mange forskellige løsninger, men jeg tror på, at vi fremover for alvor kommer til at satse på brinten som en ny mulighed for energilagring.   

Men for at kunne gøre brint til en større del af det grønne energi-puslespil, er der brug for at rykke hurtigt. Ifølge seniorrådgiver i Green Global Future, Kåre Press-Kristensen, er der nemlig slet ikke nok grøn el. Med planerne om at elektrificere store dele af samfundet og med behovet for grøn el til PtX, er der behov for meget større mængder grøn el, end der produceres lige nu. Op imod 8-10 gange mere grøn el fra sol og vind, hvis den danske energiforsyning skal være klimaneutralt, og vi også skal eksportere brint.
-De næste 20 år vil vi have begrænsede mængder grøn el i Danmark, derfor er det vigtigt, at vi bruger elektriciteten optimalt. Lige nu opnås den største klimagevinst ved anvendelse af grøn el i varmepumper, dernæst elbiler og endelig til vores almindelige elforbrug, siger Kåre Press-Kristensen.
Ifølge ham er der brug for PtX for at få den tunge industri, flytrafikken og skibsfarten ind i den grønne omstilling. Derfor er der akut behov for at  finde løsninger, som kan effektivisere PtX processen endnu mere. Det kræver mere forskning og selvfølgelig demonstrationsprojekter.
- Vi skal være forsigtige med, hvordan vi bruger den grønne el. Udfordringen med PtX er, at det støvsuger en stor del af den grønne el til omdannelsen til brint, der altså giver en meget mindre klimagevinst end hvis den samme mængde el var brugt i varmepumper, elbiler osv., siger Kåre Press-Kristensen.

Ifølge ham er det derfor vigtigt, at støtte den forskning som Anne Lyck Smitshuysen bedriver, så vi får mere effektiv PtX og kureret børnesygdommene, mens vi udbygger med sol- og vindenergi i hidtil uset tempo, så PtX er klar den dag, hvor vi har grøn elektricitet i overskud til PtX. Men den egentlige storskala-produktion af PtX skal ske i områder og på tidspunkter, hvor den grønne el ikke kan anvendes til andre formål.  Det kan f.eks. være i Grønland, Afrika, Australien eller andre områder med adgang til store mængder grøn energi fra vandkraft, solceller eller vindmøller.

Grønne brændstoffer kan let transporteres med skibe rundt i verden. Men en effektivisering af PtX, dvs. reducere energitabet og omkostningerne, er en forudsætning for en effektiv billig grøn omstilling af den tunge industri, skibsfarten og flytrafikken.