KEB, Alm.del - 2011-12 - Bilag 139: Publikationen: Brint og brændselsceller i fremtidens energisystem, fra Partnerskabet for brint og brændselsceller

Brint og brændselscelleri fremtidens energisystemer udgivet af Partnerskabet for brintog brændselsceller, januar 2012.Redaktion: Aksel Mortensgaardog Dorthe Hillerup Vedstedfra Partnerskabet samt journalistSteen Hartvig Jacobsen.Design & layout: MONTAGEbureauet ApSTryk: Kailow Graphic A/SFotos: H2 Logic A/S – Hyundai bil side 6og fotos side 8 og 13,Poul Rasmussen side 12 og 13,Alex Tran side 13,Danish Power Systems side 13,øvrige fotos Colourbox.

Danmark skal gradvist gøre sig fri af fossile brændsler som olie, kul og naturgas ogerstatte disse med vedvarende energikilder som vind, sol og biomasse. De vedvarendedanske energikilder skaber forsyningsmæssig sikkerhed og udleder ikke drivhusgassenCO2. Derved løser Danmark sin del af den globale udfordring med menneskeskabte kli-maforandringer. En stærk og hurtig udbygning med vind, sol og biomasse og andre miljø-venlige teknologier kan samtidig få store økonomiske perspektiver for Danmark med øgeteksport og flere varige arbejdspladser i den danske industri.I den forbindelse kan brint og brændselsceller spille en afgørende rolle for et balan-ceret fremtidigt energisystem baseret på vedvarende energi og for grøn økonomiskvækst i Danmark.Denne folder præsenterer fire områder, hvor brint og brændselsceller kan bidrage til atløse Danmarks fremtidige energimæssige udfordringer. De fire områder er, at vi i Dan-mark skal have1. styr på energien,vi skal have2. grøn kørefrihed,vi skal have3. danskhandlefrihed,og at vi har4. vinderpotentiale.

1. Styr på energienDer er et stærkt politisk ønske om at blive fri for olie, kul og naturgas idet danske energisystem senest i 2050. Regeringen ønsker, at elsystemetallerede i 2035 skal være 100 % baseret på vedvarende energi. Vindmøl-ler er sammen med biomasse det mest oplagte alternativ i Danmark. Menvindmøller producerer energi ”som vinden blæser” og biomasse bliver en,knap ressource. Derfor er der brug for anlæg, der kan stabilisere elnettet;både ved at stabilisere vindmøllernes varierende energiproduktion og ved atsikre, at vi får mest muligt ud af biomassen. Brint og brændselsceller kanspille en afgørende rolle for at sikre denne stabilitet.

Brændselscellebaserede mikrokraftvarmeanlæg, der producerer el og varmei den enkelte husstand, og elbiler med batterier og brændselsceller kan lige-som varmepumper udjævne svingninger i vindmøllernes elproduktion over se-kunder, minutter eller timer. Dette spiller sammen med det såkaldte ”Smart-Grid” som kan bringe det danske elnet i balance. SmartGrid er et moderniseret,intelligent elnet, der leverer elektricitet fra leverandør til forbruger ved hjælpaf digital teknologi.

I dage og uger med manglende elproduktion fra vindmøllerne har elsyste-met behov for andre anlæg, der også kan producere el ud fra energi, derer lagret fra tidligere perioder med overskud af produktion af vedvarendeenergi. Altså skal fremtidens energisystem også kunne lagre el. El kan lag-res ved at blive omdannet til brint, der blandt andet kan opbevares i deteksisterende naturgassystem. Biogas og brint, de såkaldte VE-gasser, kanogså opgraderes til naturgaskvalitet og til flydende syntetiske brændstoffer,der begge er meget egnede til lagring.

Elektrolyseanlæg, der bruger vindmølleproduceret el til at omdanne vandtil brint, og brændselscellesystemer, der kan producere el fra brint og andremiljøvenlige brændsler, vil blive vigtige elementer i balancering af el-nettet – så vi får et sikkert, økonomisk effektivt og miljøvenligt energisy-stem.4

2. Grøn kørefrihedBrint og brændselsceller kan få afgørende betydning i fremtidens miljøvenligetransport. Brændselscellesystemer kan integreres i køretøjer, så de bliver etforureningsfrit alternativ til benzin- og dieselbiler.

Brændselscellebilen er en elbil og adskiller sig fra benzin- og dieselbiler vedat være støjfri og lugtfri. Udledningen er med brint som brændstof partikel-og CO2-fri.Selvom brændselscellebilen er en elbil, adskiller den sig fra de traditionellebatteridrevne elbiler ved at have længere rækkevidde. Mens en batteri-drevet elbil under kørsel aflades og tømmes for strøm, producerer enbrændselscellebil kontinuerligt el ud fra brint som optanket brændstof.Optankning er hurtig og varer højst 3 minutter.Internationale bilproducenter, for eksempel Hyundai og Daimler, har i dag udvik-let prototyper af brændselscellebiler, der på én tank brint kan køre mere end 500kilometer. Tilsvarende kørefrihed kan opnås med grøn metanol som brændstof.Brændselscellesystemer i biler kan give så stor rækkevidde, at kørefriheden ogkørekomforten kan konkurrere med benzin- og dieseldrevne biler.

Brændselscellebilerne har dog i dag ikke samme bevægefrihed som ben-zinbilerne. Der mangler tankstationer til at tanke brint, miljøvenlige gassereller grøn metanol. Men Danmark har allerede fået sin tredje brinttank-station i 2011 og er med i et skandinavisk samarbejde, der har som mål atopbygge en brintinfrastruktur i Skandinavien.

Brændselcellebiler forventes således at få afgørende betydning og stor ud-bredelse inden for fremtidens grønne transport. Partnerskabet for brint ogbrændselsceller regner med, at brændselsceller med brint og metanol sombrændstof først bliver udbredt inden for intern transport i virksomheder, i ar-bejds- og servicekøretøjer, til forsyning af køleanlæg i kølebiler og til færgerunder havneophold. Skrappe miljøkrav kan være med til at udvikle de førstekommercielle markeder.

3. Dansk handlefrihedDanmark har gode elforbindelser til Norge, Sverige og Tyskland. Danmarkkan derfor sælge el til udlandet, når de mange vindmøller producerer mere,end vi selv kan bruge, og vi kan importere el, når vindmøllerne ikke kandække vores eget behov. Udveksling af elproduktion foregår på marke-dets vilkår, så det er udbud og efterspørgsel, der bestemmer prisen.

Vindmøllernes elproduktion skal anvendes lige så snart, den pro-duceres. Det betyder, at vi i Danmark er nødsaget til at sælgevores vindmølle-el når der er overskud og markedspriserne typiskbliver lave, og købe af vores nabolande når vi har underskud af elog markedspriserne let bliver høje.

Derfor kan der være god handelsmæssig logik i at optimere an-vendelsen af vores overskydende vindmølle-el. Dette kan foregåved at supplere de danske vindmøller med elektrolyse-, biogas-og katalyseanlæg, der kan omdanne vindmølle-el til VE-gas ogsyntetiske flydende brændstoffer. Overskydende elproduktionkan derved lagres for senere at kunne bruges til at producere el ibrændselscelleanlæg, når vindmøllerne ikke kan dække det danskeforbrug, eller til at producere brændstoffer, der bl.a. kan anvendes itransportsektoren.

Løsningen med produktion af VE-gas gør Danmark mindre afhængigaf el- og gasimport fra vores nabolande – Danmark får så at sige”størreuafhængighed”.Herved kan Danmark deltage i den internationale handelmed el, således at vi får en større værdi af elproduktionen fra de danske vindmøl-ler. Vi får samtidigt opbygget en højere grad af forsyningssikkerhed.Der er derfor store perspektiver i også at satse på brint- og brændselscelleteknologier iDanmark, når politikerne ønsker at skabe et energisystem med mange vindmøller.

4 VinderpotentialeI hele verden skal man i de kommende årtier omstille forbruget af olie, kulog naturgas til vedvarende energi. Danmark har allerede høstet de førstegevinster ved denne omstilling gennem eksport af vindmøller, der i 2010nåede op på 46 milliarder kr. Vindmølleindustrien har skabt 25.000 grønnearbejdspladser i Danmark.

Brint- og brændselscelleområdet kan skabe lignende resultater, hvis Dan-mark tilsvarende satser på tidlig udvikling af miljøvenlige og effektive løsnin-ger inden for brint og brændselsceller. Danmark har nemlig i dag adskilligevirksomheder inden for brint- og brændselscelleteknologier, der er blandt deinternationalt førende. Med det rigtige skub fremad vil de kunne skabe storeresultater. De danske teknologiske udviklingsaktiviteter har været intensivtstøttet af EUDP (Energiteknologisk Udviklings- og Demonstrationsprogram).Danske virksomheder er nået langt med brændselscellesystemer til mikro-kraftvarme, der kan producere el og varme i énfamiliehuse. Større brænd-selscellebaserede kraftvarmeanlæg på op til 50 MW vil på sigt også kunnelevere ydelser af betydning for elsystemet og til en lav pris. Vi er førendemed produktion af nødstrømsanlæg og back-up til IT-systemer og telekom-munikation. Vi står i spidsen for store europæiske projekter for udvikling ogafprøvning af infrastruktur til brint i transportsektoren.

Hvis vi i de kommende år kan opbygge et stærkt hjemmemarked for oven-nævnte systemløsninger – ligesom vi i 1980’erne og 1990’erne skabte ethjemmemarked for danske vindmøller – kan danske virksomheder tilbydekonkurrencedygtige løsninger, når udlandet om nogle år for alvor begynder atefterspørge alternativer til olie, kul og naturgas.

Brint- og brændselscelleindustrien har beregnet, at en hurtig satsning påteknologiudvikling i Danmark kan skabe titusindvis af nye arbejdspladser;både til ingeniører og teknikere, der skal gøre produkterne mere effektiveog konkurrencedygtige, og til faglærte og ufaglærte arbejdere, der skalproducere disse.

Brint er en farveløs og lugtfri gas. Sammen med kul og ilt er brint det vigtigste grund-stof i levende organismer. Brint har videnskabeligt været kendt i et par hundrede år, ogsiden år 1800 har man kunnet spalte vand til brint og ilt ved hjælp af en proces, der ken-des som elektrolyse. Brint har i mange år været brugt til forskellige formål i industrien,men i de senere år har man også fået øjnene op for brints store værdi i et miljøvenligtenergisystem.

Princippet bag et brændselscellesystem har været kendt i snart to hundrede år, menmoderne brændselsceller fik først deres gennembrud med udviklingen af rumfart. Enbrændselscelle består af en lille porøs plade af cirka én millimeters tykkelse med kant-længder op til cirka 20 centimeter. En sådan plade består af en ionledende elektrolyt, derer omgivet af en elektronledende katode og en anode, som forsynes med iltholdig gas(luft) og brintholdig gas (brændsel). Ved den elektrokemiske proces i brændselscellenomsættes dermed ilt og brint til elektricitet og vand. For at få en tilpas stor spændingstables de enkelte brændselscelleplader til store stakke (se billedet til venstre). Brænd-selsceller udmærker sig ved at omsætte kemisk energi direkte til elektrisk energimed en relativ høj el-virkningsgrad. Der findes flere typer brændselsceller med hverderes fordele og ulemper.

Elektrolyse er en elektrokemisk proces, der foregår ved, at el ledes via elektroder gen-nem vand, der derved spaltes til ilt og brint. Elektrolyse foregår derved som en ”omvendt”brændselscelleproces. Der arbejdes i disse år på at udvikle konkurrencedygtige elektroly-seanlæg ved at udnytte den stærke danske viden om de vigtigste typer brændselsceller.Elektrolyseanlæg kan bruge den ekstra elproduktion fra vindmøller til at omdanne vandtil ilt og brint. Herved kan vindmølle-el sammen med organisk materiale omdannes tilVE-gas, der kan opkvalificeres til naturgaskvalitet og til flydende brændstoffer. Gas kanlagres billigt over lang tid og i store mængder i den eksisterende gasinfrastruktur, hvislevetid rækker godt om på den anden side af 2050.

Danmark har allerede satset mange ressourcer på atudvikle og modne brint- og brændselscelleteknolo-gier, så danske virksomheder og forskere nu er blandtverdens bedste. Det vil derfor være en fremsynet in-vestering fortsat at støtte udviklingen af brint- ogbrændselscelleteknologier og skabe gode rammerfor den praktiske anvendelse i det danske energisy-stem.

www.hydrogennet.dk