Klima

Blæst bliver til grøn strøm og brændstof til fly og lastbiler

I fremtiden skal vindenergi kunne ende i tanken på et fly eller en lastbil. For at det kan lykkes, skal vandmolekyler eller kuldioxid splittes til mindre byggesten. Professor Anne Hauch forsker i, hvordan man kan optimere elektrolysecellerne, der splitter molekylerne, så de kan bruges til grønnere energi

Anne Hauch er professor ved DTU’s Institut for Energikonvertering og -lagring

1. Hvordan får vi energi i fremtiden?

»I Danmark får vi i dag en stor del af vores elektricitet fra vindmøller. Vindenergi slipper ikke op, og udleder ikke CO2, når man bruger den. I perioder blæser det så meget, at vi slet ikke kan udnytte vindenergien.  Det samme kan man sige om solen, der sender så meget energi herned, at det så rigeligt kunne dække hele klodens behov for elektricitet og energi til lastbiler, fly og andet. Vi skal bare have solceller og vindmøller nok. Vi kommer ikke til at mangle energi – der vil være meget, meget mere, end vi nogensinde kan bruge. Vi har bare ikke kul, olie og naturgas nok til ret mange år. Og af klimahensyn får vi nok ikke lov at bruge løs. Vi både kan og skal øge andelen af vedvarende energi i hele vores energiforsyning.«

2. Hvad er power-to-x?

»I fremtiden skal vi udlede mindre CO2, end vi gør i dag. En af måderne at mindske CO2-udslippet på er at udnytte energiformer, der udleder mindre CO2. I de seneste år har man talt meget om power-to-x, som er en betegnelse for, at elektrisk energi, power, bliver til noget andet – kaldet x. Når elektrisk energi skal blive til brændstof, skal man bruge et elektrolyseanlæg. Oftest taler man om power-to-x som en måde, hvor man kan hælde vindmøllestrøm på en lastbil eller et fly, men begrebet kan også dække over, at man ved hjælp af forskellige processer kan gemme vindmølleenergien til senere brug.«

 

1000 liter

I Rotterdam er et forsøgsanlæg i dag i stand til at levere 1000 liter jetbrændstof produceret fra elektricitet om dagen. En flytur fra København til New York forbruger ca. 45.000 liter brændstof.
 

 

3. Hvorfor kan man ikke bare putte et batteri på en flyvemaskine ligesom på en bil?

»I dag kan elbiler køre forholdsvis langt på en opladning. Skal man derimod flyve over Atlanten, duer det ikke med et batteri. Det kræver utroligt meget energi at drive et fly, og skulle man have et batteri, der havde strøm nok til en tur til USA, ville flyet være så tungt, at det ikke kunne lette – eller i bedste fald ville batteriet fylde så meget, at der ikke ville være plads til passagerer. En grøn flyvetur vil kræve et brændstof med høj energitæthed som i jet-fuel, og det skal f.eks. baseres på vindmøllestrøm i stedet for strøm lagret på batterier.«

4. Hvordan kan strøm fra vindmøller ende som flybrændstof?

»Hvis vi skal have fly, skibe og lastbiler, som kræver meget energi at drive frem, til køre på grøn energi, er en af mulighederne at lave elektrolyse af vand (H2O) og kuldioxid (CO2) for at få »byggesten« til at lave syntetisk benzin eller andet brændstof. CO2 kan man opsamle fra atmosfæren eller fra eksempelvis cementfabrikker. Derudover vil man ved elektrolyse af H2O kunne producere grøn brint, som er et brændstof, men som også bruges til at producere ammoniak, som meget vel kunne blive fremtidens brændstof til for eksempel skibsfarten.«

 

Elektrolyseceller ligner et stykke grønt og sort pap. Man stabler mange celler ovenpå hinanden lige som man forbinder batterier i serie. Jo større stakke, jo mere energi kan omdannes. Anne Hauch forsker i, hvordan elektrolysecellerne fungerer mest effektivt

5. Hvordan kan vand og CO2 blive til energi?

»I fysiktimerne har mange sikkert prøvet et forsøg, hvor man anbringer to elektroder i vand og sætter elektrisk spænding på. Det er et primitivt vandsønderdelingsapparat og kaldes en elektrolysecelle. Når forsøget virker, bobler der brint op ved den ene elektrode. I laboratoriet arbejder jeg med elektrolyseceller, der skal splitte vandmolekyler i to dele på samme måde som i fysiklokalet. Så producerer man brint (H2) og ilt (O2). Brinten kan man bruge direkte som brændstof til nogle transportmidler eller industrielle processer. Man kan også lave elektrolyse af en blanding af vand og CO2, eller føre CO2 og brint sammen i en synteseproces for at producere flydende brændstof. CO2 kan komme fra et CO2-anlæg, hvor man opsamler CO2 fra en proces som ølbrygning eller cementfremstilling  eller direkte fra atmosfæren. På den måde kan man »genbruge« CO2 fra atmosfæren til sit nye brændstof.«

6. Hvordan spaltes molekylerne i en elektrolysecelle?

»I dag findes der groft sagt 3 elektrolyseteknologier, man kan bruge, hvis man vil omdanne strøm til elektro-brændstof: Den ene, AEC, har været brugt i mange årtier også i stor skala, mens en anden, PEMEC, er en nyere teknologi, hvor man i elektroderne bruger platin og iridium. Det er dyre metaller, som der findes ganske lidt af. Midt i mellem, kan man sige, er den elektrolyse-teknologi, jeg forsker i: SOEC, der står for solid oxide electrolysis cell. Grundprincippet er det samme som i de to andre, men vi har vist, at SOEC er den mest effektive. Man får altså omdannet den elektriske energi mere effektivt i vores type elektrolyse-celler. Kort fortalt kan man sige, at SOEC producerer mest brint med mindst mulig forbrug af strøm. I en eletrolysecelle er der en brint-elektrode, så en gastæt elektrolyt, så en iltelektrode og til sidst et lag, der adskiller denne celle fra den næste elektrolysecelle. Inde i elektrolysecellen sker der det, at man i den ene elektrode, brintelektroden, spalter vand i brint og ilt-ioner (O2-), som man leder gennem cellens elektrolyt, der er ultratynd – ca. 10 mikrometer altså en hundrededel af en millimeter – til iltelektroden, hvor ilt-ionerne omdannes til ilt.«

(Artiklen fortsætter efter annoncen)

7. Hvornår kan vi omdanne vindmøllestrøm til flybrændstof?

»Jeg har været med til at udvikle  SOEC-teknologien i 15 år, og vi har vist, at det er den mest effektive teknologi til at omdanne strøm til elektro-brændsler. Jeg er sikker på, at teknologien nok skal virke, men det kræver en stor indsats og investeringer i opskalering af store anlæg, hvis vi om få år skal producere alt flybrændstof i Danmark ved hjælp af vindmøllestrøm og elektrolyseanlæg. Vi skal også udbygge vindmølle-kapaciteten for at nå 100 procent forsyning fra vedvarende energi, og der også er ekstra strøm nok til brændstofproduktionen.«

(Artiklen fortsætter efter annoncen)

8. Skal vi spare os til mindre CO2-udledning eller opfinder vi løsninger, der kan redde klimaet?

»Vi opfinder. Helt klart. Jeg er slet ikke i tvivl om, at vi nok skal opfinde, udvikle og udnytte teknologier, der hjælper os ud af klimakrisen. Selvfølgelig skal man ikke udlede mere drivhusgas end absolut nødvendigt, men vi kommer også til at flyve i fremtiden. Og med god samvittighed.« 

Læs mere om