KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

Klima-, Energi- og Forsyningsudvalget 2020-21
KEF Alm.del Bilag 420
Offentligt

POWER-TO-X

OG FJERNVARME

INDHOLD

Resume

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Introduktion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Om denne rapport

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1. Power-to-X teknologi

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Økonomi ved integration af PtX og fjernvarme

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1 Case: 20 MW

elektrolyseanlæg med mindre fjernvarmesystem

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1.1 Værdien af overskudsvarme

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1.2 Fjernvarmens inflydelse på drift og økonomi

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2 Case: 400 MW

elektrolyseanlæg med stort fjernvarmesystem

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.3 Sammenfatning og konklusioner

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 PtX og fjernvarme – del af en større, grøn sektorintegration

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.1 Fjernvarmens interesse for PtX

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.1.1 CO

-fangst med eksisterende fjernvarmeanlæg

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.1.2 Affalds- og biomasseanlægs roller i den grønne omstilling

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2 Planlægning og placering af PtX-anlæg

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.1 Samarbejde og planlægning en nødvendighed

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.2 Erfaringer fra de store datacentre

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.3 Kraftværkspladser og raffinaderier

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3 PtX-integration i de største fjernvarmesystemer i Danmark

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.1 Hovedstadsområdet

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.2 Århus

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.3 Odense

3.3.4 Aalborg

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.5 Esbjerg

3.3.6 Trekantsområdet

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.4 Decentral PtX – integration med lokale muligheder

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.4.1 GreenLab Skive

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.4.2 Ammoniakproduktion i PtX-anlæg ved Ramme nær Lemvig

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.5 Synergi med grøn omstilling af erhvervslivet

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.5.1 Fjernvarme er det nødvendige bindeled

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.5.2 Værdiskabelse med sektorintegration

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.6 Synergi med grøn omstilling af landbrug og skibsfart

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.7 Danmark som showcase for sektorintegration

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.7.1 Danske styrkepositioner

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.7.2 Udlandet er ved at opdage fjernvarme

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.7.3 Demonstration i Danmark – næste skridt eksport

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Konklusioner, udfordringer og anbefalinger

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.1 Udfordring #1: Værdi af integration med fjernvarme skal tydeliggøres

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.1.1 Sådan skaber fjernvarme værdi for udvikling af PtX

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2 Udfordring #2: Investeringer i energiinfrastruktur

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3 Udfordring #3: Det skal afprøves i virkeligheden

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3.1 Konkrete anbefalinger til forskning, udvikling og demonstration

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.4 Udfordring #4: Timing og rammevilkår

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.4.1 Fjernvarmens primære opgave er varmeforsyning – risici skal håndteres

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Appendix A: Elektrolyseteknologier

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Overordnede begreber

Alkalisk – Alkaline Electrolysis (AEL)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Polymer-membran (PEM)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Keramisk – Solid oxide electolysis cell (SOEC)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Appendix B: Anvendte forudsætninger i caseanalyser

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Appendix C: Værdien af overskudsvarme

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Tak til alle som har bidraget med input til denne rapport.

Udarbejdelsen af denne rapport er støttet af Dansk Fjernvarmes F&U-konto.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

RESUME

Der er bred enighed om, at varmen fra Power-to-X (PtX)

kan udnyttes i fjernvarmen, men der har manglet et overblik

og en konkretisering af fordelene ved at integrere PtX og

fjernvarme. Denne rapport har fokus på fjernvarmens rolle i

forhold til PtX, og hvorfor integration af PtX og fjernvarme

er vigtig. Der er fokus på brintproduktion (elektrolyse), da

elektrolyse er en del af alle PtX-kæder, og da der dannes

meget overskudsvarme i dette led.

Der er usikkerhed om hvor, hvornår og hvor store PtX-an-

læg, der vil blive etableret i Danmark. Brint er helt centralt

og bud for 2030 ligger fra 1 til 6 GW elektrolyse. Der dannes

overskudsvarme både i selve elektrolysen og i PtX-anlæg-

gets hjælpesystemer, som fx kompressorer. Overskudsvar-

men udgør ca. 10-25% af energien og kan potentielt dække

op til ca. 20% af den nuværende fjernvarmeproduktion ved

en kapacitet på 6 GW.

Rapporten konkluderer:

Fjernvarme kan bidrage til PtX-succes. Omkostningen til

produktion af grøn brint kan reduceres, hvis elektrolyse

og fjernvarme kobles sammen. Den forbedrede økonomi

for brintproducenten kan bidrage til hurtigere etablering

og større PtX-anlæg i Danmark.

UDFORDRING #1: VÆRDI AF INTEGRATION

MED FJERNVARME SKAL TYDELIGGØRES

Fjernvarme bidrager til bedre økonomi, højere energieffek-

tivitet og øget hastighed i etableringen af PtX i Danmark.

Disse fordele er en del af fundamentet for en succesfuld,

dansk PtX-strategi.

UDFORDRING #3: DET SKAL

AFPRØVES I VIRKELIGHEDEN

Grundlæggende er PtX-teknologierne på plads, men der

ligger udfordringer i gennemførelse af projekter i stor skala

og i at demonstrere integrationen med fjernvarmen.

Anbefalinger:

Planlægning for at sikre den nødvendige timing mellem

udvikling af PtX-anlæg, elnet, fjernvarme og aftagere til

de grønne produkter. Herunder samarbejde omkring pla-

cering af PtX-anlæg.

Rammer og regulering af fjernvarme som understøtter

Anbefalinger:

Prioritering af midler til demonstration af anlæg med in-

En gennemtænkt, dansk PtX-strategi med fokus på sek-

torintegration, energieffektivitet og hastighed. Fjernvar-

me er en vigtig del af en dansk PtX-strategi.

Flere midler til forskning, udvikling og demonstration

Værdier fra integration mellem PtX og fjernvarme bør

indgå i det faglige fundament for en dansk PtX-strategi

og planlægningen af konkrete projekter.

Indtænk fjernvarme i PtX-eksportstrategi

med fokus på integration af PtX og fjernvarme.

tegration til grøn elproduktion, fjernvarme og afsætning

af grønne produkter. Både i mellem og stor skala.

grøn omstilling og synergi med PtX.

Prioritering af CO₂-kilder fra affald og biomasse som del

af den danske PtX-strategi.

Klare rammer for CO2, som understøtter klimamålsætnin-

gerne. Fx håndtering af negativ CO2- udledning og cer-

tifikater.

Sikring og udvikling af varmegrundlaget for fjernvarme,

så varme fra PtX kan udnyttes i størst muligt omfang.

Ny tilgang til eltariffer, så de ikke modarbejder integrati-

on af PtX og fjernvarme og elektrificering af fjernvarmen.

Garantimuligheder til innovative projekter, som kan have

en forhøjet risikoprofil.

UDFORDRING #4: TIMING OG RAMMEVILKÅR

Timing er en af de vigtigste udfordringer, hvis kabalen med

PtX-anlæg, udbygning af elnettet og grøn omstilling af

fjernvarmen skal gå op.

UDFORDRING #2: INVESTERINGER

I ENERGIINFRASTRUKTURER

Der er mange ubekendte i udviklingen af PtX-teknologier

og energiinfrastrukturerne for el, varme, gas og brint. Uan-

set hvilken vej udviklingen ender med at gå, så er varme-

infrastruktur fundamentet for sektorintegration og for at

kunne genbruge og skabe værdi ud af varmen fra PtX.

Anbefalinger:

Rammer, regulering, støtteordninger og bureaukrati kom-

mer til at have stor betydning for hastigheden og retningen

af PtX-udviklingen i Danmark. Herunder også fjernvarmens

muligheder for at indgå i sektorintegrationen af PtX.

Varmen fra PtX er velegnet til integration i fjernvarmen

som en del af en CO

-neutral fjernvarmeforsyning.

Udnyttelse af PtX-varme til fjernvarme forstærker inte-

gration på tværs af sektorer som el, varme, transport,

affald, industri og landbrug. Integration med fjernvarme

betyder øget energieffektivitet og sektorintegration.

Øget grøn eksport, hvis dansk PtX-strategi samtænkes

med danske styrkepositioner som vindkraft og fjernvarme.

PtX-strategien skal understøtte effektiv planlægning og

placering af PtX-anlæg, og integration med fjernvarme

bør altid overvejes.

Prioritering af midler til infrastruktur, inkl. varmetransmis-

sion, varmelagre og forbedret PtX-integration i eksiste-

rende fjernvarmesystemer.

Lær af erfaringerne fra at genbruge overskudsvarme fra

store datacentre.

Overskudsvarmen udgør ca. 10-

25% af energien og kan potentielt

dække op til ca. 20% af den

nuværende fjernvarmeproduktion

ved en kapacitet på 6 GW.

Fokus på nødvendige forstærkninger af elnettet, så for

langsom udbygning af specielt transmissionsnettet ikke

bliver en barriere for hverken etablering af PtX-lokationer

med adgang til fjernvarmesystemer eller elektrificering af

fjernvarmen

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

INTRODUKTION

Den grønne omstilling af varme- og elsystemerne er godt

på vej. Med mål om CO₂-neutralitet i 2030 har varme- og

elbrancherne ansvar og mulighed for at understøtte den

grønne omstilling i de sektorer, hvor den grønne omstilling

er sværere.

Power-to-X (PtX) er tæt knyttet til grøn omstilling af trans-

port med lastbiler, skibe og fly. Det samme gælder produk-

tion af CO

-neutral gødning til landbruget og CO

-neutrale

udgaver af fx stål, plast og kemiske produkter.

Der er ingen tvivl om, at fjernvarme har en vigtig rolle i en

Betegnelsen Power-to-X, eller PtX, dækker over brug af grøn

el til fremstilling af et produkt (X), som fx kan være grøn

brint, grønne basis kemikalier, e-metan, e-metanol, grøn

ammoniak eller grønt flybrændstof. Alle PtX-processerne

kræver brint, og elektrolyse er derfor et vigtigt element i

den grønne omstilling, da den omdanner vand til brint og

ilt ved hjælp af grøn el. PtX-processerne har et energitab i

form af varme, og det kræver infrastruktur at opsamle og

nyttiggøre varmen. Det er netop det, som fjernvarmesyste-

mer kan (Figur 1).

I den kommende udbygning af PtX er det et åbent spørgs-

mål, hvor stor en del af overskudsvarmen, som ender med

at blive genbrugt i Danmarks store og små fjernvarmesy-

stemer. En del af det svar bliver skrevet af virksomheder, in-

vestorer, kommuner og fjernvarmeselskaber, og andre dele

af svaret bliver skrevet i politiske aftaler og Danmarks kom-

mende PtX-strategi.

dansk PtX-strategi. Genbrug af varme fra PtX kan bidrage til

en billigere, grøn varme til danskerne, men der ligger også

store fordele for samfundet i de værdier, som PtX og fjern-

varmen kan skabe i andre sektorer. Hvis overskudsvarme fra

PtX-processerne kan sælges til fjernvarmen, så kan det for-

bedre konkurrenceevnen af PtX-anlæg i Danmark. Det kan

betyde et dansk forspring i PtX-kapløbet og en hurtigere

grøn omstilling. Det samme kan ske, hvis grønt CO₂ indfan-

ges direkte fra fjernvarmeproducerende anlæg og bruges til

produktion af grønne brændstoffer.

Udbygning med fuldskala PtX medfører betydelige mæng-

der overskudsvarme, og derfor er det relevant at spørge,

hvor meget overskudsvarme fra PtX, som kan integreres i

fjernvarmesystemerne. PtX er stadig en dyr teknologi, og

der er stor usikkerhed om, hvor meget PtX-kapacitet der

kommer hvornår, og hvor meget overskudsvarme, der føl-

ger med produktionen. Det er derfor vanskeligt at give et

præcist estimat. Estimatet i tabel 1 er fra Energistyrelsens

Analyseforudsætninger 2020 til Energinet (AF20). I 2040

Samtidigt understreges det, at overskudsvarme bør udnyt-

tes både af hensyn til den samlede energieffektivitet og for

at sikre den bedst mulige samfundsøkonomi, såvel som øko-

nomi i driften af PtX-anlægget. Selv med disse mængder

vil fjernvarmesystemerne stadig være relevante aftagere af

overskudsvarme, men det øger behovet for planlægning og

samarbejde.

Brint

svarer den forventede overskudsvarme i AF20 til ca. 4-10 %

af dagens fjernvarmeproduktion. Det er baseret på, at

der dannes overskudsvarme både i selve elektrolysen og

i PtX-anlæggets hjælpesystemer, som fx kompressorer.

Overskudsvarmen udgør ca. 10-25% af energien, hvor 25 %

svarer til et estimat for at anvende begge typer overskuds-

varme fra PtX

Energitab

(varme)

Fjernvarme

Figur 1: Power-to-X (PtX) omdanner el (power) til X’er, som fx brint, me-

tanol eller flybrændstof. Den overskydende varme kan potentielt anvendes

til fjernvarme.

OM DENNE RAPPORT

Det illustrerer, at det er rimeligt at forvente, at fjernvarmen

vil kunne anvende varmen fra mange kommende, også stor-

skala, PtX-projekter. Overskudsvarme fra PtX har en høj kva-

litet (høj temperatur og energitæthed) og udgør en interes-

sant, grøn varmekilde for fjernvarmeselskaberne.

År

Ptx, el

Effekt

[GW]

(AF20)

2030

2040

Ptx, el

Energi

[TWh]

(AF20)

Potentiel

fjernvarme

energi

[TWh]

0,5-1,25

1,5-3,75

1-3%

4-10%

Andel af dansk

fjernvarme-

produktion

Denne rapport er skrevet for at give indsigt og inspiration,

så flere får øje på de værdier, der ligger gemt i et tættere

parløb mellem PtX og fjernvarme.

Rapporten har fire dele:

1. Teknologisk overblik med fokus på overskudsvarmen fra

elektrolyse. Der er valgt et fokus på elektrolyse, da grøn

brint er fundamentet i PtX, og fordi processerne udvikler

store mængder varme.

2. Økonomi ved samtænkning af PtX og fjernvarme. Kapit-

let indeholder økonomiske estimater af PtX-produktion

og værdien af varme, hvis den integreres i fjernvarme-

systemer.

3. Den røde tråd i kapitel to er sektorintegration. Overblik

med status for de største fjernvarmesystemer i Danmark,

samt en beskrivelse af, hvorfor de eksisterende kraft-

værkspladser spiller en vigtig rolle for udbygning af PtX i

Tabel 1: Forventninger til PtX i Danmark i 2030 og 2040 i Energistyrelsens

Analyseforudsætninger 2020 (AF20) til Energinet

. Tallene for fjernvarme

er baseret på, at 10-25%

af energien kan genbruges i fjernvarmen, hvor 25%

svarer til et estimat for at anvende begge typer overskudsvarme fra PtX.

Fjernvarmeproduktionen var 36 TWh i Danmark i 2020.

Der er konceptstudier af mere end 1 GW kapacitet i 2030. Fx

har Ingeniøren summeret de fem største planer til 4,6 GW

i 2030

. I Brintbranchens Brint- og PtX-strategi omtales et

mål om 6 GW installeret elektrolysekapacitet i 2030, svaren-

de til at der vil være 6-12 TWh varme til rådighed til anven-

delse i fjernvarmenettet

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

Danmark. Integration af PtX og fjernvarme har betydning

for andre sektorer og for potentialerne for grøn eksport.

4. Fjernvarme spiller en vigtig rolle for en effektiv, dansk

PtX-strategi. Rapporten afsluttes med beskrivelser af fire

udfordringer med tilhørende anbefalinger.

25%

Elektrolyse

CO -fangst

Metanol

Figur 4 viser en oversigt med nuværende og kommende

danske projekter og illustrerer variationen i PtX-projekter i

Danmark. Overordnet set er PtX i sin begyndelse i form af

piloter, mindre egentlige projekter samt konceptstudier af

storskalaprojekter.

Den optimale placering af PtX afhænger af de fysiske for-

1 POWER-TO-X TEKNOLOGI

Power-to-X (PtX) er defineret ved, at grøn el fra vedvaren-

de kilder som vind og sol omdannes til forskellige kemiske

forbindelser (givet ved X’et), såsom brint, grønne basis ke-

mikalier, ammoniak, metanol og andre grønne brændstoffer.

Dermed produceres bæredygtige grønne alternativer, der

kan supplere og på sigt erstatte de fossile. Samtidig adres-

seres udfordringerne ved energilagring af en varierende el-

produktion.

PtX dækker over en række kombinationer af teknologier og

procesanlæg. I Figur 2 vises en oversigt over mulige værdi-

kæder, hvor den simpleste er brint-produktion ved elektro-

lyse af vand.

De forskellige elektrolyseteknologier beskrives og sammen-

lignes i Appendix A. I længere PtX-kæder vil der dannes

varme i flere procestrin. Figur 3 viser et eksempel på, hvor-

dan varmeproduktionen kan være fordelt i en samlet proces

med elektrolyse, CO₂-fangst og metanol-produktion.

70%

hold, herunder en række faktorer som fx.:

Adgang til transmissions- og distributionsinfrastruktur

Figur 3. Estimeret fordeling af varmeproduktion fra en PtX-kæde med elek-

trolyse, CO₂-fangst og metanol-produktion. Det forudsættes, at al brint og

CO₂ omsættes til metanol. Dele af varmen fra metanol- samt elektrolyse-

processen vil kræve en varmepumpe. Tallene er uden varmeintegration og

-optimering i PtX-kæden.

både med hensyn til el, vand, varme og logistik/transport.

Pladskrav, afstandskrav, miljø- og sikkerhedsmæssige

forhold.

Der er ingen tvivl

om, at fjernvarme

har en vigtig

rolle i en dansk

PtX-strategi

Brinten kan kombineres med kvælstof (N

) til ammoniak

(NH₃), der benyttes til gødning, men også som et muligt

brændstof til fx skibe. Ligeledes kan brinten sammen med

kuldioxid (CO₂) omdannes til grønne brændstoffer, herun-

der bl.a. metanol, DME, benzin og jetfuel. Hvor kvælstof

hentes direkte fra atmosfæren, kan kulstoffet komme fra en

række forskellige kilder, fx CO₂ fra et biogasanlæg eller et

fangstanlæg på en biomasse- eller affaldsfyret kraftvarme-

blok. Alternativt kan bioråolie dannes fra mere komplekse

kulstofforbindelser i organiske fraktioner såsom træaffald

eller madaffald. Her benyttes elektrolysebrinten til hydroge-

nering af bioolierne.

For CO₂ skal der desuden skelnes mellem henholdsvis fossil

Vand

og biogen oprindelse, da det har både politisk, regulatorisk

Ilt

Varme

ELEKTROLYSE

Brint

og økonomisk betydning. Hvor fossil CO₂ udledes ved af-

brænding af kul, olie, gas og andre fossile brændsler, dannes

Brint direkte

til brændstof

Organisk

a ald

biogen CO₂ ved afbrænding af biologiske materialer som

fx træ og organisk madaffald, der har optaget CO₂ fra at-

mosfæren. De faktiske forskelle ligger således i kulstoffets

cyklustid samt isotopsammensætningen (kulstof 14 andel).

Varme

KULDIOXID

FANGST

Kuldioxid

Kvælstof

Varme

DIVERSE

BRÆNDSTOFFER

BIORAFFINERING

Bioråolie

AMMONIAK

Methanol,

DME, benzin,

jetfuel

Gødning,

brændstof

Varme

Fra et affaldsfyret værk vil typisk 40-45 % af den samlede

mængde udledt CO₂ stamme fra fossile kilder som plastik,

mens det resterende er fra vedvarende kilder som fx det or-

ganiske madaffald. Fra et biomassefyret anlæg eller et bio-

gasanlæg vil 100 % derimod være biogen CO₂. Den fossile

del skal indberettes og tæller med ved beregning af afgifter,

mens man ved brug i PtX til produktion af grønne brændsler

vil have interesse i at benytte den biogene andel for netop at

anvende vedvarende kilder.

Figur 2. En række værdikæder for Power-to-X (PtX). Alle processerne har

et energitab i form af varme. Mængden og temperaturen af overskudsvar-

men afhænger af den enkelte proces, og hvor optimeret varmeintegratio-

nen er.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

POWER-TO-X PROJEKTER I DANMARK – REALISEREDE OG PLANLAGTE

REALISEREDE PROJEKTER

Anlægsnavn, produktionsformål, sted og virksomhed

Power2Met, Metanol, Aalborg ·

Green Hydrogen Systems, Re:Integrate, AAU, E.ON, Nature Energy, Rockwool

Fase I: 0,3 mio. L, Fase II: 10 mio. L, CO

fra biogas, H

fra 0,5 MW AEL

I brug

Fase I: okt. ‘20,

på AAU, Fase II:

‘22 ved Greenlab

‘18

Nordsøen, min.

60 km vest fra

Thorsminde

HyBalance, Brint, Hobro ·

Air Liquide, Hydrogenics, Centrica, Energinet, Hydrogen Valley

Elnetstabilisering gennem brintproduktion i 1,2 MW PEM-celler, der fyldes i mobile lagre til brug til transport

eller via et brintgasnet i industri

Integreret vindmølle/elektrolyse, Brande ·

Siemens Gamesa, Green Hydrogen Systems

Brintproduktion i en 0,4 GW AEL-celle, el direkte fra en 3 MW onshore-vindmølle. Ingen elnettilslutning.

I starten af ‘21

Fase I: ‘17-’20

Fase II: ‘20-

‘19, komm.

efter ‘23

‘20

Energilagring - Brintinjektion i gasnettet, Agerbæk ·

Energinet, DGC, Evida, IRD Fuel Cells

Fase I: Iblanding af op til 15% brint i et lukket højtryks-testsystem. Fase II: iblanding af op til 25% brint

eSMR-MeOH, Kgs. Lyngby ·

Topsøe, AU, SINTEX, Blueworld, DTU

Demonstration af eSMR-MeOH-teknologi i industriel relevant størrelse og muliggørelsen af kommercialisering efter projektet.

eFuel, Broby, Fyn ·

Nature Energy, DTU, SDU

Metanisering af CO2 i biogassen i en reaktor via en rislefilterreaktion. Mikroorganismer omdanner CO

og brint til metan.

Fjernvarmelevering muligt. Planlagt brintforbrug til metanisering på 16 Nm

PLANLAGTE PROJEKTER

Anlægsnavn, produktionsformål, sted og virksomhed

Injection technology for H2-meditated production of methane (InjectMe) ·

Landia A/S, AU, University of

Queensland

Projektets eksperimentelle arbejde: 1. metanproduktionskapacitet, 2. fleksibilitet; 3. priseffektivitet. Undersøgelse af teknisk

og kommercielt potentiale mht. kemisk, biologisk metanisering og kemisk power-to-etanol.

Planlagt

‘21-’23

OYSTER-Project, Offshore brintproduktion på Nordsøen ·

ITM Power, Ørsted, Siemens Gamesa, m.fl.

Offshore-brintproduktion i MW-skala. Udvikling af kompakt og pålideligt design. Undersøge omkostnings- og performan-

ceniveau for at sikre en billig brintproduktion

‘21-’24

Kunstig energiø i Nordsøen, i direkte omgivelse af 3-10 GW havvindparker; udlandsforbindelser

·Den danske stat

Ifølge klimaaftalen besluttede et bredt flertal af Folketinget i klimaaftalen bygning af energiøen, som består i fase I af 200

og i face II af 600 vindmøller

3 GW i ‘30 10 GW

på sigt

‘21-’22

Exowave, vand, elektricitet og PtX ·

Exowave ApS, AAU, MDT A/S, DanWEC

Bestemmelse af den optimale skalerbare konfiguration og enhedsomkostning (LCOE) for elektrolyse ved kombination af

vind- og bølgekraft

Vindstrøm til CO

-fri gødning og brændstof ·

Copenhagen Infrastructure Partners, Arla, Danish Crown, DLG,

Mærsk, DFDS ·

-fri prodktion af ammoniak til gødning eller brændsel. Produktion af brint via 1 GW elektrolyse.

Reduktion af op til 1,5 mio. tons CO

-varme til Esbjerg

Beslutning:

‘22/’23

I drift: 2026

Fase I: ‘23, Fase

II: ‘27, Fase III: ‘30

Ca. ‘22

Fase I: ‘22

Fase II: ‘30

‘22

Storskala-P2X i Københavns Kommune ·

Ørsted, CPH Lufthavne, Mærsk, DSV, SAS

Fase I: 10 MW demonstrationsanlæg, Fase II: 250 MW, Fase III: 1,3 GW

H2RES, Brintprod. til transport, Avedøre ·

Ørsted, Everfuel, Nel, Green Hydrogen, DSV, Energinet

2 MW brintelektrolyse til prod. af 600 kg. H

/dag. Strømmen kommer fra 2 havvindsanlæg ved Avedøre på hver 3,6 MW

HySynergy, grøn brintfabrik til at erstatte sort brint i raffinaderiet, Fredericia ·

Shell, Everfuel ·

Fase I: 20 MW-elek-

trolyse, 10 tons lagerkapacitet (500 MWh), Fase II: 1 GW fleksibel grøn brintproduktion, overskudsvarme til fjernvarme

Grøn P2-ammoniakfabrik, Ramme ·

Skovgaard Invest, Haldor Topsøe, Vestas ·

Produktion af 5.000 ton grøn ammo-

niak. Brintelektrolyseanlæg med en kapacitet på 10 MW og efterfølgende ammoniakproduktion.

Derudover opføres et 50 MW solcelleanlæg

Energiø Bornholm

Havvindpark i størrelsesorden på 3-5 GW, overskudsel bruges til brint- og e-fuel prodution

‘28

Efter ‘23

Ca. ‘22

LH2 Vessel, Hobro ·

Ballard, DGC, AAU, MAN, OMT, FMT

Flydende brint til opskalerede brændselscellesystemer til fremdrift af skibe - batteri/brændselscelle-hybridløsninger

DREAME, Kgs. Lyngby ·

DTU, GHS, Danish Power Systems

Udvikling af ny elektrolytmembran for at øge effektiviteten af alkalisk elektrolyse til et niveau

sammenligneligt med PEM-teknologien

M Green Hydrogen Hub, Hobro/Viborg ·

Eurowind, Corre Energy, Energinet

Etablering af 350 MW elektrolyseanlæg og 0,2 MWh brintlager som langtidslager.

Derudover kombineres det med et højtryks luftlager, kapacitet 320 MW

Ca. ‘25

GreenLab Skive P2X, brint- og e-brændsel

Greenlab, EuroWind, Everfuel, Eniig, E.ON, Energinet, GHS, DGC,

Re:Integrate

12 MW elektrolyseanlæg; 1,6 MWh batterilager, 75 MW el fra vindmøller og solceller, CO

fra Greenlab Skive Biogas.

‘22

O P2X-partnerskab i Trekantsområdet

Figur 4. Oversigt for realiserede og planlagte PtX projekter i Danmark fra marts 2021. Med tilladelse baseret på

kort fra Dansk Gasteknisk Center, se https://www.gasfakta.dk/p2x-kort

Ca. ‘26

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

Der afgrænses i denne analyse til elektrolyse og dermed

brint som produkt, da elektrolyse er en del af alle PtX-kæ-

der, og da der dannes meget overskudsvarmen i dette led.

Andelen af mulig fjernvarme må dog forventes at stige

ved videre opgradering til grønne brændstoffer. Dette

afhænger væsentligt af, hvor stor indsatsen er for at sikre

varmeintegration samt varmeeffektivitet mellem og internt

for anlæggene.

I de følgende afsnit gennemgås først elektrolyseteknolo-

gier og den potentielle overskudsvarme, og efterfølgende

opstilles cases med elektrolyseanlæg baseret på kommer-

cielt tilgængelig teknologi, hvor der foretages analyser af

den driftsmæssige og økonomiske indflydelse en kobling til

et fjernvarmesystem vil have.

2.1 Case: 20 MW

elektrolyseanlæg

med mindre fjernvarmesystem

I denne case kigges på et elektrolyseanlæg med et elfor-

brug på 20 MW

inkl. kompressor, pumper, elektronik mv.

De anvendte elpriser giver et omkostningsspænd på 1.600

– 10.000 kr./time, med et gennemsnit på 6.883 kr./time.

Fjernvarmepriser vurderes i denne case med energyPRO ud

fra elektrolysens driftsprofil og leverancer af overskudsvar-

me ved hhv. 35 °C og 70 °C. Der er i modellen valgt en gen-

nemsnitlig betragtning for degraderingen, hvor anlægget

producerer 2 MW varme ved 70 °C. Hertil kommer varme

fra hjælpeanlæg som kompressorer, der fastsættes til 3 MW

ved 35 °C. For sidstnævnte er der behov for en eldrevet var-

mepumpe, som inkluderes på fjernvarmesiden i energyPRO.

Elektrolyseanlægget fremstiller knap 0,4 ton brint pr. time.

Niveauet for den pris, der kan opnås, har stor betydning for

antallet af årlige driftstimer. En illustration af dette kan ses

nedenfor i Tabel 2.

Pris

kr. /kg brint

11 (grå)

15 (blå)

20 anvendt

26 break-even

Drift

Timer/år

300

1.050

4.150

8.650

Dækningsbidrag

mio. kr./år

0,5

1,0

6,0

20,5

Udover diverse tariffer og tilslutninger til hhv. el- og fjern-

varmenet, kan der være forskellige etableringsomkostnin-

ger som grundpriser, der influerer på en aktuel business

case og optimal placering af elektrolyseanlægget. Dette de-

taljeringsniveau ligger dog uden for denne rapport.

2.1.1 Værdien af overskudsvarme

Fjernvarmen skal levere den billigste varme og til enhver tid

vælge den varmeproduktion, der giver den laveste varme-

regning til forbrugerne. For at vurdere hvad overskudsvar-

me fra PtX vil være værd for et fjernvarmeselskab, er der

fortaget beregninger af årlige driftsomkostninger for fjern-

varmesystemet i energyPRO.

Der er undersøgt tre forskellige typer af fjernvarme-

systemer:

1. Udelukkende naturgas

2. Biomasse og bionaturgas til spidslast

3. En kombination af biomasse og en elvarmepumpe, samt

bionaturgas til spidslast

2 ØKONOMI VED INTEGRATION

AF PTX OG FJERNVARME

Der er foretaget en indledende estimering af, hvilken effekt

det vil have på driftsøkonomien for elektrolyseanlægget,

hvis der indtænkes salg af overskudsvarme til fjernvarme-

nettet. Dette er gjort for forskellige cases med hhv. et min-

dre fjernvarmesystem med 20 MW

og et større system med

400 MW

elektrolyseanlæg.

Det bemærkes, at der generelt er mange usikkerheder og

variable i beregningen af økonomi for et PtX-anlæg. Esti-

mater er derfor udarbejdet som cases for at skildre over-

ordnede effekter og kan ikke overføres direkte til et specifikt

system. I så fald bør der foretages mere detaljerede bereg-

ninger.

De anvendte forudsætninger om udgifter og indtægter er

beskrevet i Appendix B. Ud fra disse udgifter og indtægter

udarbejdes driftsprofiler for elektrolyseanlægget pr. time

over et år – hhv. med og uden fjernvarmeindtægt. Der er

i beregninger af driftsprofiler ikke taget hensyn til selve

anlægsinvesteringen og faste omkostninger, da anlægget

tænkes i drift, når der er et positivt dækningsbidrag.

I det følgende gennemgås cases med 20 MW

elektrolyse-

anlæg i et mindre fjernvarmesystem samt et 400 MW

an-

læg i et stort fjernvarmesystem.

Tabel 2. Illustration af følsomhed af brintprisniveau. Der er ikke indregnet en

indtægt fra fjernvarmesalg.

Hvorvidt aftagere (B2B) er villige til at indkøbe elektrolyse-

brint til en højere pris end grå brint, er ikke vurderet. I denne

analyse er der valgt en pris på 20 kr./kg, hvilket er en kon-

servativ betragtning i den lave ende af IEA’s prisestimater

for grøn brint.

CAPEX for et elektrolyseanlæg anslås at være omkring 10

mio. kr. pr. MW

, hvilket for 20 MW

giver 200 mio. kr. Med

20 års levetid og 3,5% rente bliver den årlige CAPEX ca. 14

mio. kr./år. Desuden må der forventes en fast omkostning

til drift og vedligehold på 3 % af CAPEX svarende til 6 mio.

kr./år. Uden fjernvarmeindtægterne skal prisen på brint som

minimum være ca. 26 kr./kg for at de faste omkostninger

også dækkes i dette overordnede estimat for business ca-

sen.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

Figur 5 viser et eksempel på, hvordan sammensætningen af

varmeproduktionen ændrer sig, når først varmen fra elek-

trolysen (70 °C) og dernæst varmen fra hjælpesystemerne

(35 °C) integreres i fjernvarmesystemet.

Værdien af varmen er meget afhængig af temperaturen, og

værdien er forskellig for de tre systemer og varierer også hen

over året. Det er illustreret med figurer og tabeller i Appen-

dix C, hvor også metode og forudsætninger er beskrevet.

Figur 5: Sammensætning af varmeproduktionen hen over året for scenarie 3, hvor varmen primært produceres på en biomassekedel og en eldrevet varme-

pumpe på udeluft. Øverst ses fjernvarmesystemets driftsprofil hen over et år uden overskudsvarme fra PtX. I midten udnyttes overskudsvarmen ved 70 °C,

hvilket fortrænger produktion på biomassekedlen og elvarmepumpen. Nederst udnyttes overskudsvarmen ved både 70 °C og 35 °C, og den udgør knap 20

% af den årlige varmeproduktion.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

2.1.2 Fjernvarmens indflydelse på drift og økonomi

Ud fra energyPRO-scenarierne i Appendix C er der fastsat

følgende varmepriser for 35 °C og 70 °C:

For 70 °C overskudsvarme anvendes hhv. 150 kr./MWh i

sommerhalvåret og 200 kr./MWh om vinteren for scena-

rierne med biomasse og kombinationen af varmepumpe

og biomasse.

For 35 °C fastsættes én fast pris for hele året, der i bio-

massescenariet er 35 kr./MWh, og i scenariet med en

kombination af varmepumpe og biomasse 15 kr./MWh.

Elforbruget til varmepumpen, der skal bringe 35 °C bidraget

op i temperatur, er inkluderet i analysen af fjernvarmesyste-

merne og derfor udeladt på elektrolyse-omkostningssiden

af casen.

Det ekstra dækningsbidrag pga. fjernvarmesalget øger an-

tallet af driftstimer for elektrolyseanlægget og resulterer

dermed i en ny driftsprofil og øget varmeleverance til fjern-

varmesystemet. Dette vil igen påvirke den maksimale be-

talingsvillighed og muligvis de valgte niveauer for fjernvar-

mepriserne. For at tjekke om dette ændrer baggrunden for

beregningerne signifikant, er der udført en ekstra iteration i

energyPRO med den nye driftsprofil, som har bekræftet, at

prisniveauerne kan bibeholdes.

Fjernvarmesalgets indvirkning på elektrolyseanlæggets

drift og dækningsbidrag ses nedenfor i Tabel 3. Antallet

af driftstimer, hvor de variable omkostninger kan dækkes,

øges med ca. 800 timer.

Endvidere ses det i Figur 6, at fjernvarmeindtægten vil ud-

gøre ca. 6 % af den samlede indtægt, og at de resulterende

ekstra driftstimer medfører øget brintindtægt pga. større

årlig produktion.

Fjernvarme indtægt

Systemet er beregnet ved drift af 400 MW

elektrolysean-

læg i et stort fjernvarmesystem

, hvilket giver nedenstående

driftskurver med og uden fjernvarmeindtægt, se Figur 7.

Den estimerede varmeprofil for fjernvarmesystemet er

angivet som den sorte kurve, mens driftsprofiler for over-

mens den nederste viser profilen med fjernvarmeindtægt.

De resulterende ekstra driftstimer pga. indtægten kan ses

som færre huller i driftsprofilen.

Det ses, at der i sommerperioden alt efter elektrolysean-

læggets størrelse, kan være for høj varmeproduktion ift. ef-

terspørgslen. I så fald må varmen bortkøles, hvis der ikke

eksisterer andre muligheder som fx varmelagring. Denne

problemstilling er dog ikke behandlet i denne undersøgelse.

16%

Ekstra brintindtægt

Oprindelig brintindtægt

79%

skudsvarme ved hhv. 35 °C og 70 °C er vist som lyseblå og

mørkeblå søjler. Højden af søjlerne angiver tilsammen den

samlede overskudsvarme for elektrolyseanlægget. Den

øverste kurve viser driftsprofilen uden fjernvarmeindtægt,

Figur 6. Fordeling af indtægter 20 MW

elektrolyseanlæg med fjernvarme-

kobling.

Indvirkningen af fjernvarmesalg kan ligeledes vurderes ud

fra, hvor mange køretøjer, der kan produceres brændstof

(brint) til samt antal husstande, der kan opvarmes. Herun-

der fås i runde tal at:

Overskudsvarmen fra hele elektrolyseanlægget kan for-

syne ca. 1.350 standardhuse. Det svarer til at ca. 20% af

husene i det analyserede fjernvarmesystem opvarmes

med overskudsvarme fra PtX-anlægget.

Antal brintdrevne personbiler (0,8 kg/100 km, 20k km år-

ligt) der kan forsynes, går fra ca. 9.300 til ca. 11.100 pga.

den øgede brintproduktion.

Tilsvarende stiger antallet af brintbusser (7,5 kg/100 km,

80k km årligt), der kan forsynes med brint, fra ca. 250 til

ca. 300.

2.2 Case: 400 MW

elektrolyseanlæg

med stort fjernvarmesystem

I casen for de store fjernvarmeområder er energyPRO ikke

benyttet. Der er i stedet udfærdiget en generisk varmekur-

ve med inspiration fra faktiske efterspørgselsestimater. Da

varmepriserne vil variere mellem de enkelte systemer, er der

antaget følgende varmepriser i tråd med de tidligere små

scenarier:

Sommerpris på 150 kr./MWh og vinterpris på 200 kr./

MWh for 70 °C overskudsvarme

15 kr./MWh for 35 °C overskudsvarme

For brint er prisen fastholdt til 20 kr./kg, og omkostningen til

elforbrug til en varmepumpe for at bringe 35 °C overskuds-

varme op i temperatur er inkluderet.

Figur 7. Fjernvarmeproduktion i stort system med overskudsvarme fra elektrolyse. Øverst: Driftsprofil uden fjernvarmeindtægt.

Nederst: Driftsprofil med fjernvarmeindtægt. De ekstra driftstimer pga. fjernvarmen ses som færre hvide huller i den nederste profil.

Uden fjernvarme Med fjernvarme

Driftstimer pr. år

Dækningsbidrag mio. kr./år

Indtægt brint mio. kr./år

Indtægt fjernvarme mio. kr. år

4.150

6,0

4.950

8,0

2,0

Tabel 3. Fjernvarmesalg indvirkning på drift af elektrolyseanlæg.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

12%

Fjernvarme indtægt

Ekstra brintindtægt

Oprindelig brintindtægt

Fjernvarme indtægt

Ekstra brintindtægt

Oprindelig brintindtægt

3 PTX OG FJERNVARME – DEL AF EN

STØRRE, GRØN SEKTORINTEGRATION

Det forrige kapitel illustrerede, hvordan integration med

fjernvarme understøtter økonomi og drift af selve PtX-an-

lægget. I dette kapitel ligger fokus på sammenhængene til

den generelle omstilling af samfundet med udgangspunkt

Overskudsvarme fra PtX er interessant for fjernvarmesel-

skaberne af flere grunde:

CO₂-neutral varmekilde, som ikke er baseret på afbræn-

ding.

Forventes tilgængelig i store mængder, også tæt på de

store byer. Der er potentiale til både at forsyne eksiste-

rende fjernvarmeområder og samtænke placering af

PtX-anlæg med nye fjernvarmeområder, fx i forbindelse

med konvertering af naturgasområder.

Forventning om mange driftstimer på PtX-anlæg, og der-

med en stabil varmekilde.

Overskudsvarme med høj kvalitet (høj temperatur og høj

energitæthed)

Synergi med CO₂-fangst på eksisterende fjernvarme- og

kraftvarmeanlæg.

83%

87%

i koblingen af fjernvarme og PtX. Kapitlet kan ses som én

lang argumentation for, hvorfor sektorintegration og fjern-

varme er afgørende for en dansk PtX-strategi.

Figur 8. Fordeling i estimerede indtægter for hhv. brint og fjernvarme. 70

°C overskudsvarme aftages i sommerhalvåret til en værdi af 150 og i vinter-

halvåret til 200 kr./MWh, mens 35 °C aftages til 15 kr./MWh helårligt. Den

ekstra brintindtægt skyldes flere driftstimer pga. fjernvarmeindtægterne.

Figur 9. Følsomhedsanalyse: Fordeling i estimerede indtægter for hhv. brint

og fjernvarme ved en værdi af varmen på hhv. 110 kr./MWh om sommeren

og 180 kr./MWh om vinteren for 70 °C. Værdien af varmen ved 35 °C aftages

til 0 kr./MWh.

3.1 Fjernvarmens interesse for PtX

Fjernvarmen er i gang med en ambitiøs grøn omstilling

Fordelingen af de estimerede indtægter er vist i Figur 8. Sal-

get af fjernvarme vil udgøre 5 % af de samlede indtægter og

herunder medføre en betydelig forskel i driftstimer, fra ca.

4.150 til ca. 4.750 timer, hvor der kan opnås et dæknings-

bidrag. Den oprindelige brintindtægt uden fjernvarmesalg

udgør 83 % og suppleres nu af en ekstra indtægt på grund

af det øgede antal driftstimer.

Med den producerede brint kan der i udgangspunktet uden

fjernvarme produceres tilstrækkeligt til at dække, hvad der

svarer til brændstof til 5.000 brintbusser. Med den yderli-

gere fjernvarmeindtægt stiger dette til 5.700 busser. Tilsva-

rende stiger antal af brintdrevne personbiler fra 186.000

til 212.000. Fjernvarmen vil desuden dække behovet i ca.

26.000 standardhuse om året med 400 MW

elektrolyse.

2.3 Sammenfatning og konklusioner

Disse overordnede cases for integration af fjernvarme ift.

PtX er sammensat med det formål at anskueliggøre de po-

tentielle fordele, der kan opnås ved at indtænke fjernvarme

tidligt. Specifikt ses, at:

Salg af overskudsvarme til fjernvarmenettet vil bidrage

med en indtægt til elektrolyseanlægget, der gør det mu-

ligt at opnå flere driftstimer med et positivt dækningsbi-

drag.

De ekstra driftstimer øger den samlede årlige brintpro-

duktion, der ligeledes bidrager til en samlet højere ind-

tægt.

Herunder bemærkes det dog også:

- væk fra kul, væk fra naturgas og gradvist på vej væk fra

biomasse. Samtidigt vokser fjernvarmen, da flere og flere

boliger, offentlige bygninger og virksomheder kobler sig på

fjernvarmesystemerne. Det kræver nye teknologier og sam-

arbejder at erstatte de traditionelle typer af varmeproduk-

tion.

Fjernvarmeselskaberne er allerede i gang med etablering

og udvikling af nye, grønne varmekilder som henter ener-

gien fra grøn strøm, udeluft, spildevand, havvand, industriel

overskudsvarme, solvarme og geotermi. For at sikre en lav

varmepris, fleksibilitet og forsyningssikkerhed kombineres

de nye typer anlæg også med forskellige typer af varme-

lagring.

Den interesse kan også ses af, at mange fjernvarmeselska-

ber aktivt søger med i samarbejder omkring udvikling af

PtX. Der er en tro på, at PtX har en plads i fremtidens grønne

fjernvarme.

Det ses, at fjernvarmen vil have en væsentlig rolle i at bi-

drage til business casen for elektrolyseanlægget. Det er dog

usikkert, hvorvidt overskudsvarmen kan afsættes til de an-

givne priser. Det har stor betydning, hvilken varmeproduk-

tion der allerede findes i området, og om det pågældende

geografiske område har mangel eller overskud af varme.

I en anden situation med lavere værdi af varmen (hhv. 110

og 180 kr./MWh for 70 °C, mens 35 °C aftages til 0 kr./MWh)

vil indflydelsen af fjernvarmen være tilsvarende mindre. Med

disse priser ville antallet af driftstimer kun stige med godt

400 om året, og fjernvarmeindtægterne udgøre ca. 4 % af

de samlede indtægter, se Figur 9.

Der bør ikke på baggrund af disse cases drages konklusio-

ner vedrørende den overordnede økonomi for et PtX-an-

læg samt den forbedring af økonomien, som integration

med fjernvarme medfører. Dette kræver en specifik ana-

lyse af de enkelte projekter, da en række forudsætninger

har høj usikkerhed.

At indtægtssiden kun er en del af den samlede økonomi-

ske betragtning.

Kraftværkspladser har gode

koblinger til infrastrukturer

og en række fordele, som

gør dem egnede til placering

af nogle af de første store

PtX-anlæg i Danmark

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

3.1.1 CO2-fangst med eksisterende fjernvarmeanlæg

Anvendelse af overskudsvarmen fra elektrolyse i fjernvar-

mesystemerne er ikke den eneste relevante kobling mellem

PtX og fjernvarme. De affalds- og biomasseanlæg, som le-

verer varme til fjernvarmesystemerne, er også egnede til

indfangning af CO₂, såkaldt carbon capture (CC). Dermed

har fjernvarmeproducerende anlæg potentiale til at blive

CO₂-negative, og kan ved CO2-fangstprocessen genhøste

overskudsvarmen og sende denne ud i fjernvarmenettet.

Ifølge C4-partnerskabet, Carbon Capture Cluster Copen-

hagen, er der alene i hovedstadsområdet potentiale for at

indfange omkring 3 mio. ton CO₂ om året. Det svarer til ca.

15% af de reduktioner, som Danmark skal gennemføre inden

2030

Første trin på vejen er at opbygge erfaring med effektivt at

indfange CO₂, og dernæst at gøre noget fornuftigt med den.

En mulighed er at lagre CO₂ og dermed helt fjerne den fra

atmosfæren. En anden mulighed er at genbruge det grønne

(biogene) kulstof i PtX-produktion af grønne brændstoffer.

Der vil sandsynligvis blive tale om både lagring (CCS) og an-

vendelse (CCU) af CO₂ fra en del af de anlæg, som allerede

findes, og som leverer fjernvarme i Danmark.

I hovedstadsområdet forventer C4 som nævnt et potentiale

på 3 mio. ton CO₂ om året. Til sammenligning viser bereg-

ninger

, at det vil kræve 8 mio. ton grøn CO₂ om året, hvis

Danmarks forventede behov (50 PJ) for flybrændstof skal

være grønt i 2030. Med 36 TWh grøn el og 8 mio. ton grønt

CO₂, vil man kunne producere 85 PJ grønne Fischer-Tropsch

produkter, hvoraf 50 PJ er grønt flybrændstof.

En bekymring – som næsten lyder ulogisk – er, at Danmark

kan komme til at mangle CO₂. Forstået på den måde, at

nemme CO₂-kilder kan blive en mangelvare og dermed en

begrænsning for, hvor meget CCU (PtX) der kan laves i Dan-

mark.

3.1.2 Affalds- og biomasseanlægs

roller i den grønne omstilling

Der er politiske diskussioner om, hvilke roller biomasse og

affald skal spille i den grønne omstilling. Fx er en række ek-

sisterende fjernvarmeanlæg baserede på forskellige typer

af biomasse og fjernvarme. Teknisk og økonomisk giver det

mening af fortsætte driften af anlæggene, men der er usik-

kerhed om de politiske ønsker.

Analyser af fremtidens rolle for affalds- og biomasseanlæg

tilføjes endnu en dimension, når overskudsvarme fra elek-

trolyse tages med i billedet. Figur 10 illustrerer forskelle med

og uden en forceret udfasning af eksisterende biomasse- og

affaldsanlæg.

Uden en forceret udfasning udskiftes de gamle anlæg efter-

hånden som levetiden er udtjent og erstattes af de bedste

teknologier, der er til rådighed. Hvis er anlæg er udtjent nu,

så betyder det fx store, eldrevne varmepumper med udeluft

som varmekilde, mens en senere udskiftning kan betyde, at

overskudsvarme fra PtX er et alternativ. Det er ikke alle ste-

der, der vil komme PtX-anlæg i nærheden af fjernvarmesy-

stemerne. Der vil det fortsat være en mulighed at skifte til

eldrevne varmepumper. Man kan tænke sig situationer, hvor

et fjernvarmeselskab har investeret i nye anlæg, og hvor der

efterfølgende kommer mulighed for PtX til området. Her er

det ikke sikkert, at det giver mening ud fra økonomiske og

risikomæssige betragtninger at skifte teknologi med det

samme. Et sandsynligt scenarie er så, at næste teknologi-

skifte måske først kommer mange år senere.

Ved en forceret udfasning er nye teknologier måske ikke til-

pas modne eller tilpas udbredte til at være et reelt alternativ

til de løsninger, vi kender i dag. Igen er det sandsynligt, at

fjernvarmen fortsætter en årrække med de nye anlæg, og

at et teknologiskifte ikke sker med det samme. Konkret kan

det fx betyde, at økonomien i et eventuelt elektrolyseanlæg

bliver dårligere, fordi det ikke vil være muligt at sælge var-

men til fjernvarmeselskabet. Derudover er mulighederne for

CO₂-fangst til enten lagring eller synergi med PtX-anlæg

forsvundet fra scenariet med en forceret udfasning af eksi-

sterende fjernvarmeanlæg.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

Eksisterende fjernvarmeanlæg

Affald

og biomasse

UDEN FORCERET UDFASNING

Gradvis udskiftning pga. udtjent levetid

mindst, samarbejdet med fjernvarmekunderne. Med PtX

bliver samarbejde endnu vigtigere, og projekterne endnu

større. Fjernvarmen spiller dog ikke hovedrollen, og mange

beslutninger om PtX kan blive truffet, uden at fjernvarmen

tænkes ind.

I to af situationerne er udnyttelse af overskudsvarme fra da-

tacentre besværet af afstanden til fjernvarmeaftag, og i en

tredje situation bliver koblingen til fjernvarmenettet for dyr,

selvom afstanden er kort, se Figur 12.

Datacenter

Overskudsvarme fra PtX

Evt. senere teknologiskift

Store beslutninger kræver, at vi tænker os om og er villige

til ikke kun at samarbejde, men også at planlægge. Uden

planlægning bliver det mere end svært at opnå succes med

energieffektivitet og synergier på tværs af sektorer. Det

kommer til at stille krav ikke kun til fjernvarmeselskaberne,

< 3 km

Kendt teknologi, fx. store

varmepumper baseret på udeluft

tid

Alt. placering

men alle som har hver deres rolle i et effektivt PtX-gennem-

brud. Fordi kompleksiteten og risiciene er udfordrende, men

også fordi timingen bliver vigtig. På plussiden tæller erfaring

Tilslutning til fjernvarme

Eksisterende fjernvarmeanlæg

A ald og biomasse

FORCERET

UDFASNING

og vilje til public-private partnerships, stærke lokale sam-

arbejder og at bruge varme- og andre infrastrukturer til at

skabe bred værdi i samfundet.

Figur 12. I det viste eksempel blev fjernvarme ikke tænkt ind fra starten. Med

den valgte placering ville en sammenkobling med fjernvarmenettet kræve

dyre krydsninger af jernbane og to motorveje.

Hvad er varmen værd?

Overskudsvarme fra PtX

Evt. senere teknologiskift

3.2.2 Erfaringer fra de store datacentre

Ligesom PtX er datacentre et nyt og stort elforbrug, som

skaber overskudsvarme. Der har været talt meget om at

genbruge varme fra datacentrene i stedet for at køle energi

væk til omgivelserne. I dette afsnit sammenlignes datacen-

tid

Varme fra PtX er mere værd end varme fra luftkølede data-

centre som oftest bygges i dag. Overskudsvarmen fra luft-

kølede datacentre er 25-30 grader mens overskudsvarmen

fra væskekølede datacentre er 60-70 grader hvorfor varmen

som oftest kan udnyttes direkte fra væskekølede datacentre

men vil kræve en varmepumpe for luftkølede datacentre.

Overskudsvarmen fra alkalisk elektrolyse er væskebåret og

med temperaturer på 60-70 grader og er derfor sammen-

lignelig med overskudsvarmen fra væskekølede datacentre.

Temperaturen gør en stor forskel for værdien af varmen,

og salg af overskudsvarmen kan bidrage til økonomien i et

PtX-anlæg. Selv hvis et fjernvarmeselskab ikke betaler pen-

ge for varmen fra et datacenter, så er der stadig omkost-

ninger til fx vekslere, rørstrækninger og store varmepumper,

som kan hæve temperaturen af vandet, så det egner sig til

Kendt teknologi, fx. store

varmepumper baseret på udeluft

tre og PtX med fokus på integration med fjernvarme. Det

kan give anledning til interessante overvejelser omkring pla-

cering af anlæg, planlægning og samarbejde.

Bliver overskudsvarmen udnyttet?

I de fleste datacentre bliver overskudsvarmen ikke udnyttet.

Figur 11 viser situationen for fire placeringer af hyperscale

datacentre.

Figur 10: Uden en forceret udfasning (øverst) bliver det muligt med en di-

rekte overgang til udnyttelse af PtX-varme, da eksisterende biomasse- og

affaldsanlæg kan levere varme indtil, at PtX-anlæg er etableret og integre-

ret med fjernvarmen. Med en forceret udfasning (nederst) risikerer man at

få lukket mulighederne for integration mellem PtX og fjernvarme.

3.2 Planlægning og placering af PtX-anlæg

Som beskrevet tidligere, så afhænger en god placering og

sektorintegration af et PtX-anlæg af en række fysiske for-

hold. Det betyder, at krydsfelterne mellem forskellige infra-

strukturer og gode transportforhold er særligt interessante.

Med ønsket om en hurtigt grøn omstilling, er det naturligt

først at se på de krydsfelter, som allerede findes, og som

måske kan udvikles til PtX-placeringer.

3.2.1 Samarbejde og planlægning en nødvendighed

Fjernvarmebranchen er vant til, at værdi kommer gennem

Timing og strategi er vigtig, og en forceret handling med et

snævert fokus på den korte bane, kan være dyr på den lan-

ge bane. Faktisk kan en forceret udfasning af eksisterende

fjernvarmeanlæg baseret på affald og bæredygtig biomasse

blive dyr tre gange:

1. Investeringer i nye anlæg til at erstatte de anlæg, som

skal lukkes.

2. Teknologiskift før PtX og andre varmekilder med høj ef-

fektivitet er klar til at tage over i fuld skala. Det betyder

lavere energieffektivitet i mange år frem.

3. Færre, effektive CO

-kilder til CO2-lagring (CCS) og PtX i

Danmark.

2 har stor afstand til fjernvarme

1 ligger på forkert side af motorvej

1 udnytter delvist overskudsvarme

fjernvarme.

Driftsmønster

Ingen tvivl om, at PtX skal bruge meget strøm, men modsat

datacentre, så kan PtX-anlæg holde pauser i deres elfor-

brug. Det gør PtX lettere at håndtere for elsystemet.

Kan design af anlægget optimeres til

integration med fjernvarme?

samarbejde. Fx samarbejde om elproduktion, balancering af

elsystemet, affaldsforbrænding, halm fra landbruget, rest-

træ fra skove, overskudsvarme fra industrien, nye varmekil-

der til store varmepumper fra rensningsanlæg og vandforsy-

ning, teknologiudvikling med universiteter og virksomheder,

energiplanlægning med kommunerne og sidst, men ikke

Figur 11. Det er ikke givet, at overskudsvarme fra datacentre vil blive genan-

vendt til fjernvarme

Ja, det kan både PtX-anlæg og datacentre, men datacentre

har et mindre incitament til at gøre det. Værdien er varme er

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

ikke høj, og datacentrene kan være forsigtige med at ændre

i design og processer, fordi datacentre kræver kontinuerlig

drift. For PtX-anlæg er der både tekniske muligheder og

økonomiske incitamenter til at effektivisere integrationen

med fjernvarmesystemerne.

Er der interesse i tidligt samarbejde med fjernvarmen?

Genbrug af varmen fra datacentre er kommet mere i fokus,

og der er både et indre og ydre pres på at forbedre datacen-

trenes energieffektivitet. I takt med at datacentrene ser det

virke i praksis, så er fjernvarme nu en af de parametre som

overvejes, før man vælger placeringen af et nyt datacenter

(se Figur 13). For PtX er der også en voksende interesse for

at tænke fjernvarmeintegration ind i planlægningen fra star-

ten. Fjernvarme er dog kun en blandt rigtig mange parame-

tre, og på den måde ligner datacentre og PtX hinanden.

Hvem betaler?

Der er klima- og samfundsfordele i at genbruge overskuds-

varme til fjernvarme, men investeringsmæssigt anses det

for at være en sag for fjernvarmeselskabet. For datacentre

har det betydet, at overskudsvarmen kun kan udnyttes, hvis

det direkte regnestykke for fjernvarmeselskabet er positivt.

Drejebogen for PtX er ikke skrevet endnu, og det er uklart,

om man vælger et bredere samfundsperspektiv på genbrug

af PtX-varme til fjernvarme.

God plads:

PtX-anlæg kræver meget areal, og det har

de fleste kraftværkspladser.

Kilder til CO₂:

Koncentrerede kilder til CO₂ fra affalds-,

halm- og flisanlæg. De kan udnyttes til enten lagring af

CO₂ eller anvendes til produktion af grønne brændstof-

fer baseret på grøn brint og kulstof.

Kobling til gasnettet:

Nogle pladser ligger tæt på

naturgasnettet, som i stigende grad også transporterer

biogas, og måske også kan spille en rolle som kommen-

de brintinfrastruktur

Har allerede mange godkendelser:

PtX-anlæg kræver

en række sikkerheds- og miljøgodkendelser, hvilket

begrænser placeringsmulighederne. Med de krav som

kraftværkspladserne allerede opfylder, så kan det være

et nemmere sted at starte.

Nærhed til store energilagre:

Fx er flere store varme-

lagre på vej i tilknytning til kraftværkspladser.

Synergi med andre anlæg ved kraftværkspladserne:

Muligheder for deling af værksteder, specialiseret ar-

bejdskraft, overvågning og integreret styring.

Figur 14 viser et eksempel på, hvor tæt integreret elemen-

terne ligger ved en kraftværksplads.

Før

Datacenters placering

besluttes

Kan overskudsvarmen

udnyttes?

Er vi blevet klogere?

Der er i hvert ingen tvivl om, at vi har øvet os på datacentre-

ne, og at gevinsterne ved at samarbejde er større for PtX og

fjernvarme. Der er også mere på spil for samfundet denne

Kan overskudsvarmen

udnyttes?

Datacenters placering

besluttes

gang. En vigtig læring har været, at fjernvarme skal tænkes

ind fra starten.

3.2.2 Kraftværkspladser og raffinaderier

Figur 13. Udvikling i datacentrenes fokus på fjernvarme. Interessen er vokset

med de stadigt større forventninger til energieffektivitet.

Der findes en række kraftværkspladser i Danmark, og man-

ge af dem er placeret i nærheden af de større byer, hvor

varmen fra kraftvarmeværkerne er en vigtig del af fjernvar-

meforsyningen. I takt med den grønne omstilling reduceres

værkernes rolle, og det åbner for nye muligheder på kraft-

værkspladserne.

Kraftværkspladser har gode koblinger til infrastrukturer og

en række fordele, som gør dem egnede til placering af nogle

af de første store PtX-anlæg i Danmark:

Stærk kobling til elsystemet:

Kraftvarmeværkerne har

dækket en stor del af Danmarks elforbrug og har stærke

forbindelser direkte til transmissionsnettet for el. Til-

strækkelig stor elforsyning er dog en generel udfordring

for storskala PtX-anlæg, og selv om kraftværkspladserne

har stærke forbindelser, så er der tale om en stor, men

dog begrænset, kapacitet.

Stærk kobling til varmeinfrastruktur:

Kraftvarmevær-

kerne har stået for en stor del af Danmarks varmepro-

duktion, og de tilhørende fjernvarmenet kan allerede

aftage store varmemængder fra kraftværkspladserne.

Transport:

Gode havneanlæg og nem adgang for tung

trafik.

En vigtig læring har

været, at fjernvarme

skal tænkes ind

fra starten.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

De øvrige partnere i projektet er Everfuel, NEL Hydrogen,

Op til 1.000.000 m

varmelagring

Direkte havneadgang

Høj energie ektivitet med kraft-

varmeværker og varmepumper

Synergi med eksisterende anlæg- kulstof-

opsamling til PtX produktion af naphta /plast

DSV Panalpina, Green Hydrogen Systems, Energinet og

Brintbranchen. H2RES har modtaget 34,6 mio. kr. i støtte fra

EUDP, og anlægget forventes i drift ved udgangen af 2021.

Green Fuels for Denmark

Green Fuels for Denmark er et partnerskab om grønne

brændstoffer til vej-, sø- og lufttransport i tre faser

. I part-

nerskabet deltager Ørsted, Københavns Lufthavne, A.P.

Stort fjernvarmenet

Én ejer af varmesystemet,

grunde og kraftværker

Innovativt forsynings-

selskab og kommune

Tidligere oplagringssted for kul

kan anvendes til byggeplads.

Yderligere mulighed for

opbevaring i nærheden

Figur 15. Carbon Capture Cluster Copenhagen (C4-fællesskabet) er et sam-

arbejde om indfangning af CO

i hovedstadsområdet. Kilde: Carbon Captu-

re Cluster Copenhagen

Møller – Mærsk, DSV Panalpina, DFDS, SAS, Nel, Everfuel og

Haldor Topsøe for at knytte udbud og efterspørgsel af grøn-

ne brændstoffer tættere sammen.

H2RES

H2RES er et demonstrationsprojekt med 2 MW elektrolyse,

som skal placeres på Avedøre Holme tæt ved to 3,6 MW-hav-

møller ejet af Ørsted

. Ørsted står i spidsen for projektet og

Figur 14. Kraftværkspladsen i Odense er en af mulighederne for placering af

PtX-anlæg. Luftfotoet illustrerer, hvor tæt PtX og fjernvarme kan placeres på

de eksisterende kraftværkspladser. Kilde: Fjernvarme Fyn

Den første etape er 10 MW elektrolyse, hvor brinten bruges

direkte i busser og lastbiler. Planerne for anden etape er en

opskalering i 2027 til 250 MW, som i kombination med ind-

fanget CO

fra Storkøbenhavn kan producere grøn metanol

og flybrændstof. Tredje etape sigter mod 1,3 GW elektroly-

sekapacitet i 2030 og en samlet produktion af 250.000 ton

grønne brændstoffer til busser, lastbiler, skibe og fly.

traf endelig investeringsbeslutning i januar 2021. Projektet

forventer at producere og distribuere ca. 1 ton grøn brint om

dagen til brug i vejtransport.

Potentialerne for PtX i hovedstadsområdet er ved at blive

undersøgt. Det sker hos de enkelte selskaber, i fjernvarme-

samarbejder og i bredere samarbejde på tværs af sektorer

og kommuner. Et eksempel er det strategiske planlægnings-

samarbejde ”Fremtidens Fjernvarme i hovedstadsområdet

2050” (FFH50)

, hvor VEKS, CTR, Vestforbrænding og

HOFOR er i gang med at tegne en fælles fremtidsvision for

fjernvarmen i hovedstadsområdet frem mod 2050. Her ind-

går PtX i opstillingen af scenarier, og mulighederne for PtX

analyseres.

CO₂-kilder

Der er en række anlæg, hvor indfangning af CO₂ kan være

interessant i hovedstadsområdet. Disse anlæg deler geogra-

fi, muligheder og udfordringer og har derfor indledt samar-

bejdet C4 - Carbon Capture Cluster Copenhagen

. I samar-

bejdet deltager ARC, ARGO, BIOFOS, Copenhagen Malmö

Port, CTR, HOFOR, Vestforbrænding, VEKS og Ørsted, se

Figur 15. I alt ser de et potentiale for indfangning af ca. 3

mio. ton CO₂ om året.

Første opgave i samarbejdet er at dele og udvikle viden om

CO₂-fangst og kortlægge mulighederne for at etablere fæl-

les transport- og lagerløsninger.

Raffinaderier har flere af de samme fordele som kraftværks-

pladserne, og i særlig grad når man ser på sikkerheds- og

miljøgodkendelser. Der findes to olieraffinaderier i Danmark.

Det ene ligger i Fredericia og er allerede forbundet med

TVIS’s varmetransmissionsnet. Her er raffinaderiet en afgø-

rende del af PtX-projektet HySynergy i Trekantområdet. Det

andet ligger i Kalundborg, hvor der er overvejelser om PtX.

3.3 PtX-integration i de største

fjernvarmesystemer i Danmark

Nyttiggørelse af varmen fra storskala PtX-anlæg er specielt

interessant i de større danske byer, og i de følgende afsnit

beskrives situationen i de seks største, danske fjernvarme-

systemer. Der er forskel på byerne og på deres fjernvarme-

systemer. Den variation er en styrke, som giver mulighed for

udvikling af forskellige typer af PtX-projekter og forskellige

måder at integrere overskudsvarme fra PtX.

3.3.1 Hovedstadsområdet

Grøn omstilling og integration af overskudsvarme fra PtX

Planlægning og grøn omstilling af energisystemerne bliver,

inden for landets grænser, nok ikke sværere end i hoved-

stadsområdet. Massiv byudvikling, et presset elnet, ambitiøs

omstilling af varmeproduktionen og begrænsede varmekil-

der til store varmepumper, for at nævne nogle faktorer.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

3.3.2 Århus

Grøn omstilling og integration af overskudsvarme fra PtX

Aarhus Kommune har med deres klimamål sat kursen mod

klimaneutralitet i 2030. Vejen til målet bliver til i tæt samar-

bejde mellem kommunen og de forskellige sektorer

14,15

, og

Figur 16 illustrerer, hvordan Aarhus ser deres grønne omstil-

ling. Fjernvarmen spiller en central rolle med en kombinati-

on af forskellige typer varmeproduktion, herunder kollektive

varmepumper, geotermi og varme fra de to energiparker

ved Lisbjerg og Studstrup. Der er potentiale for PtX ved de

to energiparker. Der er pt ikke konkrete projekter i gang,

men Ørsted undersøger mulighederne ved Studstrup, og

AffaldVarme Aarhus undersøger også andre muligheder, fx

ved Lisbjerg.

AffaldVarme Aarhus arbejder på deres plan for investerin-

ger frem til 2030, og her bliver der også set på integration

af PtX. Da varmekontrakten med Studstrupværket først ud-

løber i 2030, har Aarhus et lidt større vindue for at udvikle

og integrere PtX-projekter end andre større byer, hvor inve-

steringsbehovet ligger tidligere.

Energiparkerne er mindst lige så vigtige som energiøerne –

energiparkerne i de store byer som Aarhus, kan hjælpe med

at elektrificere de store byer med vedvarende energi i alle

sektorer, levere grøn konkurrencedygtig varme til borgerne,

og samtidig, kan energiparkerne også være med til at spille

en stor rolle i målet om CO

-reduktion via CO

-fangst. Ener-

giparkerne er knudepunkter for det sammentænkte energi-

system, der kan sikre en samfundsøkonomisk ansvarlig grøn

omstilling.

-kilder

Ved energiparkerne i Lisbjerg og Studstrup findes der store

-kilder baseret på affald og biomasse. De to energipar-

ker er centrale i Aarhus’ indsats for at blive klimaneutrale,

da der her er potentiale for indfangning af CO2 enten til lag-

ring eller til brug i produktion af grønne brændstoffer. I Lis-

bjerg er der ca. 500.000 ton CO₂/år til rådighed, hvoraf ca.

150.000 ton CO₂/år er fossilt, mens der ved Studstrup er ca.

1 mio. ton CO₂/år til rådighed frem til 2030.

Fjernvarmen er i gang med en

ambitiøs grøn omstilling – væk

fra kul, væk fra naturgas og

gradvist på vej væk fra biomasse.

Figur 16. Grøn omstilling af Aarhus er baseret på sektorintegration og

tværgående samarbejde. Her indgår fx fjernvarmesystemet, varmelagre

og energiparkerne Lisbjerg og Studstrup, hvor CO

-fangst og PtX er i spil.

Kilde: Aarhus Kommune.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

3.3.3 Odense

Grøn omstilling og integration af overskudsvarme fra PtX

I Odense handler grøn omstilling i første omgang om udfas-

ning af kulkraft, og omstillingen er i gang med etablering af

store, kollektive varmepumper, varmelager og integration af

overskudsvarme. Fjernvarme Fyn modtager overskudsvar-

me fra mere end ti forskellige virksomheder, inkl. Kims chips,

Albani og Facebooks datacenter.

Fjernvarme Fyn er åbne for også at integrere overskuds-

varme fra PtX og har analyseret mulighederne for PtX ved

kraftværkspladsen i Odense. Figur 17 illustrerer adgangen til

el, og dermed brint via elektrolyse, og CO

samt den mæng-

de varme, som forventes at kunne integreres i Fjernvarme

Fyns system.

CO₂-kilder

På kraftværkspladsen i Odense er der potentiale for CO₂-

fangst og CO₂-kilder til syntetiske brændstoffer. Lokaliteten

byder på en række anlæg som har mange årlige driftstimer

og som er baserede på affald, halm og flis.

Den halmfyrede blok og affaldsanlægget forventes i drift

frem til ca. 2035, mens en biokedel på 150 MW sættes i drift

i 2023 med en forventet levetid på 25 år. I alt forventes der

adgang til ca. 900.000 ton CO

, hvoraf ca. 80 % er biogent

CO2.

Adgang til 500 MW el

ved 150-400 kV

Grønne brændsto er m.m.

Ca. 900.000 tons CO

hvoraf ca. 80% er biogent CO

PxT lokation

Odense

100-200 MW varme til

fjernvarmesystemet

Figur 17. Fjernvarme Fyns beregninger af adgang til el og CO₂ samt

aftag af overskudsvarme ved kraftværkspladsen i Odense. Der er tale

om uafhængige maksimalværdier, der illustrerer mulighederne på

lokationen. Efter ombygningen af blok 7 fra kul til gas er der desuden

adgang til en større gasledning på 700 MW natur- og biogas.

Fjernvarme Fyn modtager

overskudsvarme fra mere end

ti forskellige virksomheder,

inkl. Kims chips, Albani og

Facebooks datacenter.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

3.3.4 Aalborg

Grøn omstilling og integration af overskudsvarme fra PtX

Udfasning af kul på Nordjyllandsværket ved udgangen af

2028 er med til at sætte rammerne for den grønne omstil-

ling af varmeforsyningen i Aalborg. Fjernvarmen i Aalborg

udnytter i forvejen store mængder overskudsvarme fra ce-

mentfabrikken Aalborg Portland, og planerne for fremtiden

indeholder også et stort damvarmelager og store, kollektive

varmepumper med forskellige varmekilder som fjernkøling,

Limfjorden, udeluft og overskudsvarme. I alt forventes det,

at 50 % af varmen kommer fra overskudsvarme. Aalborg har

et mål om røgfri fjernvarme, og det betyder fx, at biomas-

se ikke indgår i planerne for at erstatte varmen fra Nordjyl-

landsværket.

menet. Aalborg Forsyning ser desuden en synergi mellem

grøn omstilling af lokale virksomheder og PtX, og vurderer

de måske kan hæve varmeaftaget med 25 % om sommeren

ved at få flere virksomheder på.

Aalborg Forsyning samarbejder bredt om den grønne om-

stilling af varmeforsyningen i Aalborg. Det sker fx gennem

Green Hub Denmark

, som er et public-private partnership

med stor lokal opbakning.

CO₂-kilder

Affaldsforbrænding på Reno-Nords anlæg er en potentiel

kilde til grøn CO

, som enten kan lagres eller genbruges til

grønne brændstoffer.

Aalborg Portland udleder store mængder fossilt CO

og ar-

3.3.5 Esbjerg

Grøn omstilling og integration af overskudsvarme fra PtX

Esbjerg er i gang med at erstatte den kulbaserede varme fra

Esbjergværket, som udfases i 2023. De 350 MW erstattes i

første omgang af en 50 MW varmepumpe på havvand og et

fliskedelanlæg på 60 MW, hvilket betyder, at der er plads til

at lave varmekontrakter baseret på fx overskudsvarme fra

PtX.

DIN Forsyning leverer varme i Esbjerg og Varde, og har en

strategi om at mindske både spild af ressourcer og CO

-ud-

ledning. Der er plads til overskudsvarme i fjernvarmesy-

stemet i Esbjerg, og op til 1/3 af varmen kan på kort sigte

(2025) komme fra PtX.

massehåndtering og energi er til stede, og fordi anlægget

vurderes egnet som en del af platformen for at lave fossilfrie

brændstoffer og materialer uden at bruge fødevarer som

kilde til biogent kulstof.

Storskala PtX-projekt i Esbjerg

Copenhagen Infrastructure Partners (CIP) vil bygge Euro-

pas største ammoniak PtX-anlæg, som skal omdanne vind-

energi til CO

-fri ammoniak til gødning og skibsbrændstof

Anlægget omfatter 1 GW elektrolyse, og DIN Forsyning

forventer med overskudsvarmen fra PtX-anlægget at kun-

ne dække ca. 1/3 af varmebehovet i Esbjerg og Varde. An-

lægget forventes at kunne reducere CO

-udledningen med

op til 1,5 millioner ton samt medføre 100-150 permanente

arbejdspladser inden for grøn omstilling. Figur 18 viser de

grønne produkter, som kommer ud af PtX-anlægget.

Power2Met projektet har til formål at designe og opbygge

et pilotanlæg til et komplet el-til-metanol-anlæg

Der er potentiale for etablering af PtX på kraftværkspladsen

ved Nordjyllandsværket, som blandt andet byder på god

plads kombineret med stærke koblinger til el- og fjernvar-

bejder på at gøre produktionen bæredygtig. Deres grønne

strategi har koblinger til både grøn fjernvarme, lagring af

og PtX.

I perioden efter 2030 skal det undersøges, om der skal ske en

hel eller delvis udfasning affaldsenergien. Den eksisterende

aftale med Energnist forsøges forlænget frem til 2033 gen-

nem en fælles overenskomst. Herunder undersøges også

muligheden for Carbon Capture til fx lokal udnyttelse eller

lagring, hvis de økonomiske rammevilkår tilskynder dette.

Varmen fra anlægget vil gå til DIN Forsyning – og vil opvarme

en tredjedel af hustandene i Esbjerg og Varde kommune

50.000 tons ammoniak til skibsfarten

600.000 tons ammoniak – hvilket svarer til den samlede

mængde af importeret kunstgødning til Danmark

Esbjerg anser sig selv for at være det bedste sted i Danmark

på nuværende tidspunkt til etabling af PtX på mellemlang

sigte og argumenterer herfor med sin geografiske placering

i nærheden af overskudsstrømmen fra havmølleparkerne i

Nordsøen og sin optimale lokale infrastruktur. Esbjerg har

allerede i dag stor udskibning af produkter via Esbjerg havn,

stor offshore serviceindustri samt veludbygget vejnet til og

fra havnen. Sidst men ikke mindst kan overskudsvarmen fra

større PtX-anlæg aftages og integreres centralt i fjernvar-

mesystemet ved 70-80 °C.

CO₂-kilder

Der er potentiale for CO2-fangst på affaldsforbrændingen,

og der er flere muligheder for, hvad der efterfølgende kan

ske med CO2’en. Der er potentiale for CO2-fangst hos de

lokale store biogasanlæg (Korskro, Ribe, Blåbjerg m.fl.), for

CO2-lagring i de norske eller engelske felter i Nordsøen eller

for CO2-udnyttelse i PtX-produktion af grønne brændstof-

fer. Det forventes ikke, at DIN Forsynings nye fliskedel får

så mange driftstimer, at det kan betale sig at etablere CO2-

fangst ved den. Kedelanlægget vil derimod på sigt kunne

omstilles til pyrolyse af biomasse, idet infrastrukturen til bio-

Figur 18. Grønne produkter fra forventet PtX-anlæg i Esbjerg. Kilde: CIP

Anlægget forventes af koste ca. 1 mia. Euro og vil stå færdigt

i 2026. Den endelige investeringsbeslutning forventes taget

2022/2023.

Placeringen er ikke endeligt på plads endnu, men adgangen

til landbaseret og maritime logistikkæder er tænkt ind fra

starten, og anlægget vil i Esbjerg samtidig ligge godt i for-

hold til integration med fjernvarmesystemet.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

3.3.6 Trekantområdet

Grøn omstilling og integration af overskudsvarme fra PtX

Figur 19 viser varmetransmissionsnettet i Trekantområdet.

Fjernvarmen i Trekantområdet tog et stort, grønt spring, da

Skærbækværket i 2018 blev omstillet til at køre på træflis.

Derudover kommer varmen i dag fra overskudsvarme fra

Shell-raffinaderiet og affaldsvarme fra Energnist. Forvent-

ningen er, at varmen i endnu højere grad vil være baseret på

overskudsvarme i fremtiden, fx fra lokale PtX-anlæg.

I februar 2021 offentliggjorde 14 virksomheder og syv kom-

muner et PtX-partnerskab med det formål at gøre Trekant-

området til et fyrtårn for produktion af grønne brændstoffer

og integration af PtX og fjernvarme

. Blandt partnerne er

Ørsted, Billund Lufthavn, Shell, Green Hydrogen og TVIS.

ton grøn brint om dagen

. Den grønne brint skal erstatte

fossilbaseret brint på Shell raffinaderiet i Fredericia. Anlæg-

get forventes i drift april 2022.

Decentrale PtX-anlæg kan se ud på mange forskellige må-

der, og her følger to eksempler.

3.5 Synergi med grøn omstilling af erhvervslivet

Erhvervslivet står for en væsentlig del af de danske driv-

3.4.1 GreenLab Skive

Overskudsvarmen direkte fra elektrolysen vil have en tem-

peratur på ca. 70 °C, og overskudsvarmen opsamles og in-

tegreres i fjernvarmeforsyningen via TVIS’s fjernvarmenet.

Mængden af overskudsvarme fra selve elektrolysen vil vok-

se i takt med, at enhederne degraderer. Det er en af de para-

metre, som projektet vil følge tæt i årene efter idriftsættelse.

I projektet deltager Everfuel, Shell-raffinaderiet i Fredericia,

Aktive Energi Anlæg (AEA), TREFOR el-net, Energinet Elsy-

stemansvar, TVIS og EWII. Projektet er støttet af EUDP med

48 mio. kr. ud af et samlet projektbudget på 104 mio. kr.

Everfuel undersøger muligheder for endnu større anlæg ved

Shell-raffinaderiet. I første omgang 300 MW i de nærmeste

år, og 1 GW før 2030.

3.4 Decentral PtX – integration med lokale muligheder

PtX kan også kombineres med fjernvarme uden for de stør-

ste byer, og her kommer integration med biogasproduktion,

adgang til gasnettet og potentiale for pyrolyseanlæg i spil.

Her kan varmen potentielt integreres i lokale fjernvarmesy-

stemer, og igen er det vigtigt at tænke fjernvarme ind fra

starten. Erfaringer fra samarbejde mellem fjernvarme og

andre typer overskudsvarme viser, at et stærkt lokalt samar-

bejde kan skabe langtidsholdbare løsninger.

Som illustreret i case-analysen, så afhænger indpasning og

værdien af varmen af sammensætningen af det lokale fjern-

varmesystem. Det er endnu en grund til at starte dialogen

mellem fjernvarmeselskab og et potentielt PtX-anlæg tid-

ligt, så man kan få en fælles forståelse for tidsperspektiver

og mulighederne for køb og salg af varme.

PtX-anlæg i mindre skala egner sig godt til demonstration af

teknologier og integration, og kan udvikles og tilpasses de

lokale muligheder, som fx et biogasanlæg. Adgang til el fra

vind og sol er også her en vigtig parameter, og strømmen

kan enten komme fra en stærk forbindelse til elnettet eller

lokal elproduktion.

Som en del af GreenLab etableres et 12 MW PtX anlæg, som

forventes i drift i 2022. EUDP har støttet projektet GreenLab

Skive PtX med 80 mio. kr. ud af et samlet projektbudget på

146 mio. kr. I projektet deltager GreenLab Skive A/S, EuroW-

ind Energy A/S, Everfuel Europe A/S, Eniig Holding A/S,

E.ON DK A/S, GreenHydrogen ApS, Re::integrate ApS, DTU,

Energinet Elsystemansvar og DGC.

Figur 20. Illustration af brug af sol og vind til at producere og dele grøn-

ne brændstoffer, varme og andre grønne produkter hos GreenLab Skive.

Kilde: Klip fra introduktionsfilm om GreenLab, https://www.youtube.com/

watch?v=RYrfOZxQ2Q0

husgasemissioner. I 2018 havde fremstillingsvirksomheder,

handel og service et samlet energiforbrug på 137 PJ (eks-

kl. transport) og en udledning på 3,2 mio. ton CO₂, ekskl.

procesrelaterede udledninger som fx frigivelse af CO₂ fra

kalksten i forbindelse med produktionen af cement. Der er

altså et stort potentiale for CO₂-reduktioner i fremstillings-

virksomheder, handel og service. I en rapport

fra 2020

vurderes potentialet for reduktion i CO₂-udledningen fra in-

dustrien ved omstilling til fjernvarme. Det konkluderes her-

under, at der årligt kan reduceres med 1,5 mio. ton CO₂, hvis

omstillingen inkluderer rumvarmebehovet og procesvarme,

som leveres ved temperaturer under 100 °C. Hvis man også

kan omstille energien, som leveres mellem 100 °C og 150 °C,

er der et yderligere potentiale på 1 mio. ton CO₂. Det svarer

i alt til 80 % af den samlede CO₂-udledning fra procesenergi

for industri, handel og service.

3.5.1 Fjernvarme er det nødvendige bindeled

PtX udvikler overskudsvarme, og virksomhederne har brug

for procesvarme i industrielle processer. Det er derfor nær-

liggende at tænke, at de to bare skal forbindes. Der ligger

dog flere udfordringer i en direkte kobling. PtX-anlæg pro-

ducerer, når efterspørgsel og elpriser er til det, mens virk-

somhedens behov for procesvarme er styret af helt andre

parametre.

Det giver en dårlig timing mellem overskudsvarme fra PtX

GreenLab

er en cirkulær energipark for virksomheder med

fokus på bæredygtighed. Virksomhederne i energiparken er

forbundet af et såkaldt SymbiosisNet, hvor energi, ressour-

cer og data kan deles. Blandt virksomhederne i GreenLab er

Eurowind Energy, Quantafuel, NOMI 4s, Danish Marine Pro-

tein og GreenLab Skive Biogas.

Electrofuels

Heat

Green products

Figur 19. Varmetransmission i Trekantområdet forbinder varmeproduktion

og lokale fjernvarmeområder via TVIS’ fjernvarmenet (røde linjer). Kilde:

TVIS.net

3.4.2 Ammoniakproduktion i PtX-

anlæg ved Ramme nær Lemvig

I december 2020 offentliggjorde Skovgaard Invest, Haldor

Topsøe og Vestas planer om et PtX-anlæg i Lemvig kommu-

. Anlægget skal stå klart i 2022 og producere ammoniak

med el fra vindmøller og solceller. Anlægget skal forsynes

med 10 MW el, som producerer brint, der indgår i produkti-

onen af ca. 5000 ton grøn ammoniak om året. Erfaringer fra

PtX-anlægget i Lemvig kommune skal være fundamentet

for flere anlæg i Vestjylland og samtidig vise vejen for hvor-

dan PtX øger værdien af vindkraft.

og virksomhedens behov for varme. Kun få virksomheder vil

derudover ligge tæt på PtX-anlægget, hvilket besværer og

fordyrer en direkte kobling. Der skal desuden en vis mæng-

de til, før det giver økonomisk mening at etablere aftag af

overskudsvarmen. Ved at skyde fjernvarmen ind som binde-

led kan behovene for både virksomheder og PtX tilgodeses,

og udfordringerne ved en direkte kobling undgås. Dette er

illustreret i Figur 21.

Det er i det hele taget kendetegnede ved store, effektive

grønne varmekilder, at det kræver et fjernvarmesystem at

udnytte dem. Det gælder ikke kun for PtX, men også for geo-

termi, datacentre, industriel overskudsvarme og kollektive

varmepumper baseret på spilde-, grund- og havvand.

CO₂-kilder

Der er flere kilder til grøn CO₂ i Trekantområdet: Affaldsfor-

brændingen Energnist i Kolding, Skærbækværket som pro-

ducerer el og varme på biomasse, en del biogasanlæg og

fermentering på Carlsbergs bryggeri. Grønne CO₂-kilder er

en del af PtX-partnerskabets strategi for Trekantområdet.

HySynergy

Kernen i HySynergy-projektet er et 20 MW alkalisk elektro-

lyse anlæg, som ved 100 % kapacitet vil kunne levere ca. 8

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

3.6 Synergi med grøn omstilling af landbrug og skibsfart

Figur 23 viser de ressourcer, som skal ind, og de grønne pro-

dukter, som kommer ud, af det forventede Power-to-ammo-

niak anlæg i Esbjerg. Figuren illustrerer også den underlig-

gende sektorintegration, hvor el, vand, landbrug, transport,

ilt og fjernvarme bidrager til grøn omstilling mange steder i

samfundet.

PtX

overskudsvarme

Procesvarme

Erhverv

Ammoniak (NH₃) bruges i dag til gødning, og er også udset

en vigtig rolle som CO₂-neutralt brændstof til skibe. Ammo-

niakproduktion er i dag baseret på fossile kilder og står for

1,8 % af verdens samlede CO₂-udledning. Der vil derfor være

Direkte nyttiggørelse

af overskudsvarmen svært

en global effekt af en ændring til grøn ammoniakproduktion.

Power to X

PtX

overskudsvarme

Fjernvarme

Procesvarme

Erhverv

fri

brændsel

Vedvarende

energi

Grøn ammoniak

(NH

)

fri

gødning

Aftag

overskudsvarme

Grøn fjernvarme

erstatter fossil procesvarme

Vand

Oxygen

)

Figur 21. Erhvervslivet har brug for grønne alternativer til at erstatte fossil

procesvarme. Overskudsvarmen fra PtX kan ikke udnyttes direkte i de indu-

strielle processer (øverst), men det er muligt gennem integration med et

fjernvarmesystem (nederst).

Luft

+ N

)

Elektolyse

Syntese

Overskudsvarme

til husstande

3.5.2 Værdiskabelse med sektorintegration

Det er nemmest at lave et samarbejde, hvis alle parter får

noget ud af det, og Figur 22 illustrerer fordelene for de tre

parter ved at integrere både PtX og procesvarme med fjern-

varme. Virksomhederne får et alternativ til selv at etablere

individuelle anlæg til bæredygtig procesvarme, fjernvarmen

får et større volumen af både varmeproduktion og varme-

aftag, hvilket øger effektiviteten, og PtX-anlæggene kan af-

sætte mere overskudsvarme og sandsynligvis til en højere

pris. En del af forklaringen på dette ligger i, at behovet for

procesvarme er mere jævnt fordelt over året end varme til

opvarmning af bygninger. Det øger fx sommerbehovet for

varme, hvilket øger værdien af varmen og af at integrere PtX

og fjernvarme.

Figur 23. Illustration af storskala PtX-anlæg til produktion af ammoniak i

Esbjerg. Overskudsvarmen forventes at dække ca. 1/3 af varmeforsyningen

i Esbjerg og Varde. Kilde: Copenhagen Infrastructure Partners (CIP)

Højere værdi af overskudsvarme

Større mængder af overskuds-

varme kan nyttiggøres

Lavere varmepriser til både

private forbrugere og virksomheder

Mere e ektiv udnyttelse af

varme-/køleinfrastruktur

PtX

oversku dsvarme

Fjern varme

Procesvarme

Erh verv

Nemmere grøn omstilling

Konkurrencefordele

Figur 22. Sektorintegration skaber værdi for PtX, fjernvarme og procesvar-

me. Anden, indirekte værdiskabelse for samfundet er ikke vist i figuren.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

3.7 Danmark som showcase for sektorintegration

Samfundets interesse i at udnytte synergierne i sektorinte-

gration handler ikke kun om en effektiv omstilling af Dan-

mark. Det handler også om fremtidige arbejdspladser og

indtægter fra grøn eksport. Det gælder i særlig grad for in-

tegration af PtX og fjernvarme.

3.7.1 Danske styrkepositioner

Danmark har allerede vind og energieffektivitet som to styr-

kepositioner i grøn energieksport. Den tredje styrkeposition

er fjernvarmeindustrien. Ved at kombinere de tre i designet

af PtX-teknologien, kan Danmark være med til at definere,

hvordan PtX og ”sektorintegration” skal se ud i Europa og

resten af verden. Danmark er nemlig et at de steder, hvor

man søger inspiration til både PtX-anlæg og udnyttelse af

overskudsvarmen.

Danmark er verdensførende på fjernvarmeteknologi og

-rådgivning, og eksporten er forankret i stærke virksomhe-

der som Danfoss, Grundfos, Kamstrup, COWI og LOGSTOR.

Fjernvarmesektoren står for 0,8 % af Danmarks samlede

BNP, og i 2019 omsatte fjernvarmesektoren og underleve-

randører for 59. mia. kr. og beskæftigede, hvad der svarer til

22.300 fuldtidsjob

. Samtidig slog fjernvarmeeksporten af

varer og serviceydelser rekord med en eksport på 7,6 mia. kr.

3.7.2 Udlandet er ved at opdage fjernvarme

Det er fortsat småt med et dybere kendskab til fjernvarme

uden for de nordiske lande, men lande som Tyskland, Hol-

land, USA, Storbritannien og Kina ser i stadig større grad

fjernvarme som en del af deres grønne omstilling. Samtidig

med dette formulerer flere og flere lande PtX- og brintstra-

tegier. Der ligger her en mulighed for på strateginiveau at

samtænke PtX og udbygning af fjernvarme i Europa, men

der ligger ligeledes en udfordring i at opdage og priorite-

re synergien. Dog ses det flere og flere steder, at netop de

meget store mængder overskudsvarme fra PtX er med til

at synliggøre behovet for energieffektivitet og dermed også

de muligheder, som fjernvarmesystemer giver.

Holland kan blive et sted, hvor kombinationen af PtX og

fjernvarme tager fart. Holland bygger massivt ud med vind-

kraft og har samtidig ambitiøse planer for grøn omstilling,

drevet blandt andet af et behov for en hurtig udfasning af

naturgasproduktion. I Rotterdams havneområde er der fle-

re planer om elektrolyseanlæg i størrelsen 100-250 MW til

produktion af grøn brint

. Beregninger viser, at i 2030 vil

havnen kunne levere 6,4 TWh varme, og at ca. halvdelen af

varmen vil stamme fra brintproduktion. Tallet forventes at

være vokset til 12,5 TWh i 2050. Det svarer til opvarmning

af ca. �½ og 1 mio. husstande i hhv. 2030 og 2050, og der er

planer om at bygge regional varmeinfrastruktur, som forbin-

der havnen med byområder og drivhuse, der har brug for

varme.

3.7.3 Demonstration i Danmark – næste skridt er eksport

En velkendt opskrift på succesfuld eksport lyder: Opfind og

demonstrer det lokalt, vis det frem og sælg til hele verden.

PtX kan blive en ny, dansk styrkeposition, men mange lande

satser på at skabe beskæftigelse og eksport ved at vinde

PtX-kapløbet. Derfor er der specielt behov for at udnytte

de styrkepositioner, man allerede har. For Danmark er det

blandt andet virksomhederne i fjernvarmeindustrien.

Grøn eksport af både PtX og

fjernvarmeteknologi

Etablering af PtX-anlæg i udlandet

i kombination med etablering af

fjernvarmesystemer

PtX etableres i synergi med fjernvarme

Demonstration af energie ektivitet og

værdi af overskudsvarme pga.

fjernvarme i Danmark

Forspring til anden udnyttelse af

overskudsvarmen fra PtX

Erfaringer med design af PtX-anlæg

inkl. brug af overskudsvarme gør det

nemmere at integrere med andre

anvendelser af varmen

Figur 24. Demonstration af integration af PtX og fjernvarme i Danmark åb-

ner for flere typer grøn eksport, herunder også grøn eksport som ikke er

betinget af samtidig fjernvarmeetablering i udlandet.

Ved at demonstrere ikke bare forskellige typer af PtX i Dan-

mark, men også succesfuld udnyttelse af overskudsvarmen,

så sikrer Danmark sig et særligt potentiale for grøn eksport.

I en fremtid som kommer til at handle om energieffektivitet

og sektorintegration, kan partnerskab mellem den eksiste-

rende fjernvarmebranche og den kommende PtX-branche

blive afgørende.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

Danmark er verdensførende på

fjernvarmeteknologi og -rådgivning,

og eksporten er forankret i stærke

virksomheder som Danfoss, Grundfos,

Kamstrup, COWI og LOGSTOR.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

4 KONKLUSIONER, UDFORDRINGER

OG ANBEFALINGER

Hverken PtX, flere havvindmøller eller fjernvarme er et mål i

sig selv, men ved at kombinere dem så de skaber energief-

fektivitet og sektorintegration, kan de tilsammen bidrage til

at opnå flere mål samtidigt:

Effektiv omstilling af det danske samfund, også inden for

transport, landbrug og industri.

Stor og CO₂-neutral varmekilde, som ikke er baseret på

afbrænding, til brug i boliger og virksomheder.

Øget grøn eksport og beskæftigelse

Denne rapport har fokus på kombinationen af Power-to-X

og fjernvarme. Der er beskrevet en række synergier, og der

er foretaget økonomiske case-analyser af værdien ved at

anvende PtX-varmen i fjernvarmen.

Rapporten konkluderer:

Fjernvarme kan bidrage til PtX-succes. Omkostningen til

produktion af grøn brint kan reduceres, hvis elektrolyse

og fjernvarme kobles sammen. Den forbedrede økonomi

for brintproducenten kan bidrage til hurtigere etablering

og større PtX-anlæg i Danmark.

Varmen fra PtX er velegnet til integration i fjernvarmen

som en del af en CO

-neutral fjernvarmeforsyning.

Udnyttelse af PtX-varme til fjernvarme forstærker inte-

gration på tværs af sektorer som el, varme, transport,

affald, industri og landbrug. Integration med fjernvarme

betyder øget energieffektivitet og sektorintegration.

Øget grøn eksport, hvis dansk PtX-strategi samtænkes

med danske styrkepositioner som vindkraft og fjernvarme.

4.1 Udfordring #1: Værdi af integration

med fjernvarme skal tydeliggøres

Der er bred enighed om, at varmen fra PtX kan udnyttes i

fjernvarmen, men der har manglet et overblik og en kon-

kretisering af fordelene ved at integrere PtX og fjernvarme.

Uden konkretisering og indsigt i værdiskabelsen, vil de po-

sitive effekter af sektorintegration med fjernvarme fortsat

blive overset. Risikoen er, at man laver en uhensigtsmæssig

PtX-strategi, når overblik over sammenhænge og værdiska-

belse er mangelfuld.

Behovet for hurtige klimaindsatser sætter et tidspres på ud-

viklingen af PtX, og hvis Danmark vil satse på PtX som en ny,

stor eksportmulighed, er der også et tidspres fra konkurren-

cen med udlandet. Hvis Danmark har ambitioner med PtX,

er det vigtigt, at retningen bliver sat rigtigt fra starten.

EU vil gerne energieffektivitet og sektorintegration, men

af boligopvarmning. Det giver et stærkt udgangspunkt for,

at danske løsninger med PtX, vindkraft og fjernvarme kan

slå igennem i udlandet.

Fjernvarme bidrager til bedre økonomi, højere energieffek-

tivitet og øget hastighed i etableringen af PtX i Danmark.

Disse fordele er en del af fundamentet for en succesfuld,

dansk PtX-strategi.

Anbefalinger:

En gennemtænkt, dansk PtX-strategi med fokus på sek-

torintegration, energieffektivitet og hastighed. Fjernvar-

me er en vigtig del af en dansk PtX-strategi.

Værdier fra integration mellem PtX og fjernvarme bør

indgå i det faglige fundament for en dansk PtX-strategi

og planlægningen af konkrete projekter.

Indtænk fjernvarme i PtX-eksportstrategi

Rapporten afsluttes med en sammenfatning af fire udfor-

dringer suppleret med tilhørende anbefalinger.

kæmper samtidig med at få det konkretiseret og demon-

streret i praksis. Det samme gælder for PtX og konvertering

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

4.1.1 Sådan skaber fjernvarme værdi

for udviklingen af PtX

Følgende liste er en oversigt over, hvordan fjernvarme un-

derstøtter udvikling af PtX i Danmark:

Nødvendig varmeinfrastruktur

Mulighed for højere energieffektivitet. Alle PtX-pro-

cesser har energitab i form af varme. For alkalisk

elektrolyse er der fx potentiale for at fjernvarme kan

nyttiggøre både overskudsvarmen direkte fra de brint-

producerende celler og fra hjælpesystemerne. Ca. 10-

25 % af den el, som føres ind i anlægget, kan potentielt

anvendes til fjernvarme fremfor at gå tabt.

antallet af årlige driftstimer med ca. 800 timer, hvil-

ket gør, at brintproduktionen øges. I eksemplet fra

casen giver det en ekstra brintindtægt, der udgør

16 % af de samlede indtægter inkl. fjernvarmen. Så-

danne tal er følsomme over for de underliggende

antagelser, og det vigtige er derfor her, at fjernvar-

men bidrager til øget brintproduktion og forbedret

økonomi.

Et mere grønt brintprodukt. Nogle kunder vil måske

være villige til at betale mere for brint fra et PtX-an-

læg, hvor en stor del af energitabet undgås og i stedet

genbruges til fjernvarme.

ning viser beregninger, at det vil kræve 8 mio. ton grøn

CO₂ om året, hvis Danmarks forventede behov (50 PJ)

for flybrændstof skal være grønt i 2030

mellem steder med overskud og steder med under-

skud af varme.

Fjernvarmen leverer sektorintegration på grund af

Placeringen af et PtX-anlæg

kan være udfordrende, for-

di mange behov til infrastrukturer og logistik skal opfyl-

des. Kraftværkspladser har ofte adgang til fjernvarmesy-

stemer og kan være attraktive for placering af PtX.

Alle de seks største fjernvarmesystemer i Danmark har

attraktive placeringer til PtX med potentiel tilknytning

af overskudsvarmen i deres område.

Sektorintegration og energieffektivitet.

dens mange koblinger til andre sektorer, varme-

lagring på time-/dags-/sæsonskala, diversitet inkl.

ikke-elbaseret varmeproduktion, CO₂-kilder, pro-

cesvarme til virksomheder, aftag af store mængder

overskudsvarme og erfaring med intelligent styring

på tværs af sektorer.

Et energisystem domineret af vindkraft, solceller og

PtX vil blive udfordret på omkostninger og forsy-

ningssikkerhed. Specielt hvis ikke det lykkes at skabe

tilstrækkelig robusthed gennem sektorintegration og

energieffektivitet.

PtX-forspring til Danmark

Varmeinfrastruktur er fx fjernvarmerør, varmelagring

og intelligent styring, som forbinder fjernvarmeforbru-

gere med CO

-neutrale varmekilder. Fjernvarmens in-

frastruktur er fundamentet for, at PtX-varme kan gen-

bruges til boligopvarmning og til grøn procesvarme i

industrien. Store PtX-anlæg har potentiale til at indgå

i forsyningen af ikke kun én by, men et større område

med flere byer, hvis de er forbundne med fjernvarme.

Bedre økonomi i PtX-anlæg

Forbedret konkurrenceevne for PtX-anlæg ved salg af

varme til genbrug i fjernvarmen.

Case-analysen af 20 MW elektrolyseanlæg estime-

rer den direkte fjernvarmeindtægt til at udgøre ca.

5 % af den samlede indtægt ved fuld udnyttelse af

overskudsvarmen (høj- og lav-temperatur).

Brintproducenterne kan spare omkostninger til kø-

ling, hvis fjernvarmen kan løse opgaven ved at føre

varmen væk fra PtX-anlægget.

Flere driftstimer på samme PtX-anlæg

Case-analyser viser flere økonomisk rentable drift-

stimer på samme elektrolyseanlæg, hvis det inte-

greres med fjernvarme.

I beregninger på et 20 MW elektrolyseanlæg øges

Varme er en del af rigtig mange processer på tværs af

Faglige vurderinger indikerer, at brintprisen kan redu-

ceres med 5-10 % ved integration med fjernvarmen, og

at det vil være tilstrækkeligt til at give et konkurrence-

mæssigt forspring til etablering af flere brintanlæg i

Danmark.

Danmark har allerede vindkraft og energieffektivitet

som to styrkepositioner i grøn energieksport. Den

tredje styrkeposition er fjernvarmeindustrien. Ved at

kombinere de tre i designet af PtX-teknologien, kan

Danmark være med til at definere, hvordan PtX og

”sektorintegration” skal se ud i Europa og resten af

verden.

Danmark som showcase. Demonstration af energief-

fektive PtX-løsninger med udnyttelse af overskudsvar-

men er fundamentet for øget, grøn eksport indenfor

vindkraft, elektrolyse, anden PtX-teknologi og fjern-

varme.

CO₂-kilder til PtX-produktion

af kulstofbaserede grønne

brændstoffer. Nemme CO₂-kilder er en konkurrencefor-

del, som fjernvarmens affalds- og biomasseanlæg kan

bidrage til at levere. Det er relevant, fordi koncentrerede

CO₂-kilder kan blive en begrænsende faktor for PtX.

I hovedstadsområdet forventer C4-partnerskabet,

Carbon Capture Cluster Copenhagen et potentiale for

CO₂ fangst på 3 mio. ton CO₂ om året. Til sammenlig-

sektorer, og fjernvarmen er det nødvendige bindeled

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

4.2 UDFORDRING #2: INVESTERINGER

I ENERGIINFRASTRUKTURER

Danmark har allerede en udbygget energiinfrastruktur til el,

varme og naturgas, og de eksisterende strukturer danner

udgangspunktet for de ændringer, som energiinfrastruktu-

rerne kommer til at gennemgå. Ingen har det præcise over-

blik over, hvordan energisystemerne skal udvikle sig. Der er

mange åbne spørgsmål om forstærkning af eltransmissi-

onsnettet, fjernvarmeinfrastruktur, fremtidens gas/brint-sy-

stemer samt hastighed og retning af den teknologiske ud-

vikling. Fx er temperatur af PtX-varme og fjernvarmevand

vigtig for både energieffektivitet, synergi med fjernkøling og

for, hvor PtX-varme bedst fødes ind i det lokale fjernvarme-

net. Et andet eksempel er, at brinttransmission er billigere

end eltransmission ifølge Energinet

. Det kunne gøre det

vigtigere at vælge placering efter god elforsyning og egnet

varmegrundlag, og at tænke det ind i planlægningen af lo-

gistikken omkring brint.

Der er mange ubekendte i udviklingen af PtX-teknologier og

energiinfrastrukturerne for el, varme, gas og brint. Uanset

hvilken vej udviklingen ender med at gå, så er varmeinfra-

struktur fundamentet for sektorintegration og for at kunne

genbruge og skabe værdi ud af varmen fra PtX.

Anbefalinger:

PtX-strategien skal understøtte effektiv planlægning og

placering af PtX-anlæg, og integration med fjernvarme

bør altid overvejes.

4.3 UDFORDRING #3: DET SKAL

AFPRØVES I VIRKELIGHEDEN

Grundlæggende er PtX-teknologierne på plads, og de pri-

mære udfordringer ligger i gennemførelse af projekter i stor

skala, integrationen med fjernvarmen, rammevilkår og bu-

siness case for grønne alternativer til fossile brændstoffer.

Det er endnu uklart hvilke teknologier og typer af grønne

brændstoffer, som ender med at blive de dominerende løs-

ninger. Det vigtige er at løse de primære udfordringer og

samtidig understøtte udvikling af forskellige tekniske løsnin-

ger.

En del af de primære udfordringer skal løses med økono-

miske incitamenter, subsidier, afgifter, tilstrækkeligt med

aftagere til grønne brændstoffer og tilgængelighed af bil-

lig, grøn el. Andre udfordringer skal løses med investerin-

ger i forskning, udvikling og demonstration (FUD). Det er

ikke nok at forsøge at udtænke de bedste løsninger. Det er i

udvikling en af konkrete designs og afprøvning i virkelighe-

den, at udviklingen tager fart. Det hænger direkte sammen

med en prioritering af penge til demonstration, udvikling og

forskning med fokus sektorintegration og energieffektivitet.

Anbefalinger:

Prioritering af midler til demonstration af anlæg med in-

tegration til grøn elproduktion, fjernvarme og afsætning

af grønne produkter. Både i mellem og stor skala.

Flere midler til forskning, udvikling og demonstrations

Prioritering af midler til infrastruktur, inkl. varmetransmis-

sion, varmelagre og forbedret PtX-integration i eksiste-

rende fjernvarmesystemer.

Lær af erfaringerne fra at genbruge overskudsvarme fra

store datacentre.

Fokus på nødvendige forstærkninger af elnettet, så for

langsom udbygning af specielt transmissionsnettet ikke

bliver en barriere for hverken etablering af PtX-lokationer

med adgang til fjernvarmesystemer eller elektrificering af

fjernvarmen.

med fokus på integration af PtX og fjernvarme.

Uanset hvilken vej

udviklingen ender med at

gå, så er varmeinfrastruktur

fundamentet for

sektorintegration og for at

kunne genbruge og skabe

værdi ud af varmen fra PtX.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

4.3.1 Konkrete anbefalinger til forskning,

udvikling og demonstration

Følgende er en liste over identificerede behov for demonstra-

tion, udvikling og forskning, som vil understøtte PtX-udvik-

ling og værdiskabelsen fra integration af PtX og fjernvarme.

Demonstrationsprojekter med fokus på integration mel-

lem PtX-anlæg og fjernvarmens infrastrukturer med rør-

systemer, varmelagre og CO2-kilder.

Plads til variation, så der er mulighed for at teste flere ud-

viklingsspor.

Udvikling af teknisk og markedsmæssig integration og

optimering af el-brint-varme-X. Fx optimering og fleksi-

bilitet af elektrolysetemperaturen, så der både optimeres

efter effektiviteten af brintproduktionen og energieffekti-

viteten i udnyttelse af varmen.

Kombinationen af infrastruktur og lagre – i fjernvarmen

og på tværs af forskellige energisystemer.

Data, digitalisering og intelligent styring af integrationen

mellem PtX og fjernvarme, og hvordan denne integration

bedst optimeres til at understøtte el- og varmesystemer

og produktion af grønne produkter i PtX-anlæg.

Fjernvarme som erstatning for traditionelle køleanlæg.

Dvs. at fjernvarmen sælger en stabil køleløsning frem-

for at aftage overskudsvarme. Det vil kunne betyde, at

PtX-anlæg kunne spare omkostninger til køleanlæg. Ud-

over perspektiverne for PtX-anlæg, så kan demonstration

i PtX-anlæg bane vejen for, at fjernvarme også i højere

grad kan integreres med datacentre.

Integration mellem PtX, fjernkøling og fjernvarme. Udvik-

ling og demonstration af integrerede tekniske og økono-

miske løsninger baseret på synergi og øget energieffekti-

vitet mellem PtX, fjernkøling og fjernvarme.

4.4 Udfordring #4: Timing og rammevilkår

Timing er en af de vigtigste udfordringer, hvis det skal lyk-

kes af udnytte potentialet for integration af PtX og fjernvar-

men. Fjernvarmeselskaberne er allerede godt i gang med at

omstille til 100 % CO2-neutral fjernvarme senest i 2030. Den

udskiftning i varmeproduktion kommer til at ske løbende

og i takt med, at levetiden på eksisterende anlæg udløber.

Her er varme fra PtX én af mulighederne, men det kommer

til at kræve samarbejde og politisk vilje at sikre, at kabalen

med PtX-anlæg, udbygning af elnettet og grøn omstilling af

fjernvarmen kommer til at gå op.

Rammer, regulering, støtteordninger og bureaukrati kom-

Rammer og regulering af fjernvarme som understøtter

grøn omstilling og synergi med PtX.

Prioritering af CO₂-kilder fra affald og biomasse som del

af den danske PtX-strategi.

Klare rammer for CO2, som understøtter klimamålsætnin-

gerne. Fx håndtering af negativ CO2- udledning og cer-

tifikater.

Sikring og udvikling af varmegrundlaget for fjernvarme,

så varme fra PtX kan udnyttes i størst muligt omfang.

Udvikling af forskellige typer af varmeflow mellem PtX

og fjernvarme. Fx overskudsvarme fra brintceller og hjæl-

pesystemer, men også varme den modsatte vej til stand-

by-varme med fjernvarme som alternativ til elbaseret

standby-varme.

Reduktion af energitab og udnyttelse af overskudsvarme

fra PtX-anlæg. Ikke kun til fjernvarme, men også nye for-

retningsmuligheder.

Synergi og nye muligheder baseret på ilten, som produ-

ceres sammen med brint i elektrolyse.

mer til at have stor betydning for hastigheden og retningen

af PtX-udviklingen i Danmark. Herunder også fjernvarmens

muligheder for at indgå i sektorintegrationen af PtX.

Ny tilgang til eltariffer, så de ikke modarbejder integrati-

on af PtX og fjernvarme og elektrificering af fjernvarmen.

Garantimuligheder til innovative projekter, som kan have

Integration mellem PtX og fjernvarme giver samfundsværdi,

og derfor er det relevant at sikre, at overskudsvarmen kan

optages i fjernvarmen. Der er flere tiltag, som i sig selv er

gode for en effektiv, grøn omstilling, og hvor behovet for

tiltagene forstærkes af en prioritering af PtX i Danmark.

Anbefalinger:

Planlægning for at sikre den nødvendige timing mellem

en forhøjet risikoprofil.

Vidensdeling og generel styrkelse af samarbejdet på

Degradering af elektrolysecellestak, som har betydning

for både effektiviteten af brintproduktionen og mæng-

den af overskudsvarme. Udviklingen i tid og forskelle

mellem forskellige typer af elektrolyse.

tværs af projekter. Etablering af stærke klynger.

udvikling af PtX-anlæg, elnet, fjernvarme og aftagere til

de grønne produkter. Herunder samarbejde omkring pla-

cering af PtX-anlæg.

Der er flere tiltag, som

i sig selv er gode for en

effektiv, grøn omstilling, og

hvor behovet for tiltagene

forstærkes af en prioritering

af PtX i Danmark.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

4.4.1 Fjernvarmens primære opgave er

varmeforsyning – risici skal håndteres

Samtidig med at fjernvarmeselskaberne ser potentialerne i

at genbruge varme fra PtX, så lukker de ikke øjnene for de

risici, som følger med.

Et alternativ kan være et anlæg, som fjernvarmeselskab

selv ejer og bestemmer over, men er det den rigtige løs-

ning lidt længere ude i fremtiden? Hvilke andre alternati-

ver er der til varmeproduktion nu og i fremtiden?

Hvordan skabes der værdi for både PtX-anlægget og

Fjernvarmeselskaberne skal levere sikker, billig og grøn var-

me. Den opgave løses gennem en gradvis udvikling, det ene

forbedrende skridt efter det andet. Og før hvert skridt lig-

ger der en velovervejet beslutning, for konsekvenserne af en

beslutning kan række lang tid frem, når man har med infra-

struktur og store anlægsinvesteringer at gøre.

fjernvarmen? Hvilke begrænsninger er der på de afta-

ler, som kan indgås om varmen? Der er risici for begge

parter, som skal håndteres i aftalerne. Fx kan PtX-ejerne

ønske sikkerhed for, at fjernvarmeselskabet kan aftage og

betale for varmen mange år ud i fremtiden.

Hvordan sætter vi fjernvarmesystemet robust sammen,

Derfor er det ikke kun vigtigt, hvor vi gerne vil hen med den

grønne omstilling, men også om vi her og nu har de rigtige

rammer og har sat vejskiltene mod fremtiden på den rigtige

måde. Her er nogle af de overvejelser, som fjernvarmesel-

skaber gør sig i forhold til beslutninger om PtX og den grøn-

ne omstilling generelt:

Hvor sikker kan vi være på, at det PtX-anlæg, der er pla-

ner om, faktisk bliver til noget? Og hvor lang tid ville det

blive ved med at producere, og dermed levere varme

til os? Hvor meget varme kommer der? Hvordan bliver

PtX-anlæggets driftsmønster, som bestemmer hvornår

overskudsvarmen kommer?

så man ikke er afhængig af en enkelt varmeleverandør,

og så man begrænser sårbarheden overfor ændringer i

fx regler, afgifter, elpriser, PtX-teknologi, eltariffer, låne-

muligheder og flaskehalse i elnettet?

Hvordan ser de fremtidige rammer ud for fjernvarmesy-

stemerne?

Hvordan håndterer man, at for et PtX-anlæg er fjernvar-

me kun en mindre del af ligningerne. Det kan betyde, at

fjernvarmeselskabet får lille indflydelse på beslutninger,

som kan have store konsekvenser.

Skal vi tage beslutningen nu eller vente?

Hvordan passer timingen? Kan puslespillet gå op med

etablering af PtX-anlæg, evt. udbygning af elnettet, in-

tegration med lokalt biogasanlæg og levetiden af fjern-

varmens eksisterende anlæg? Kan konvertering af et

nærliggende naturgasområde tænkes sammen med et

samarbejde om overskudsvarme fra PtX?

Fjernvarmeselskaberne er vant til at træffe langsigtede be-

slutninger uden at kende fremtiden, men kompleksiteten og

tidspresset omkring PtX ligger i den tungere ende. Derfor

er det vigtigt med de rigtige rammer for fjernvarme og for

integrationen af PtX og fjernvarme.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

APPENDIX A:

ELEKTROLYSETEKNOLOGIER

Begrebet elektrolyse dækker over spaltningen af et stof ved

hjælp af elektricitet. Fx spaltes vand til brint og ilt via reak-

tionen:

H₂O => H₂ + �½ O₂

En elektrolysecelle består af to elektroder (anode og katode)

samt et elektrisk ledende medie (væske, oxid, membran).

Molekylerne spaltes i processen til elektrisk ladede partikler

(ioner), og den elektriske energi omdannes til kemisk bun-

det energi. En samling af elektrolyseceller kaldes en celle-

stak. Ofte anvendes dog den engelske betegnelse ”stack”.

Der findes tre gængse teknologier inden for elektrolyse, der

kan opdeles efter temperaturområdet for drift:

Nedre brændværdi – Lower heating value (LHV)

Ved forbrænding af brint dannes vanddamp. Kondensering-

senergien i denne vanddamp udnyttes ikke altid, men ledes

til omgivelserne som tab. Man vælger derfor at se bort fra

den energimængde, som vanddampen repræsenterer. Den

nedre brændværdi beregnes således kun på grundlag af nyt-

tevarmen - dvs. det som ikke tabes i vanddampen. LHV for

brint er 119,96 MJ/kg, hvor forbrændingen starter ved 25 °C

og slutter ved 150 °C.

Effektivitet

Effektiviteten skal forstås som energien ved forbrænding af

den producerede brint i forhold til den anvendte elektriske

energi til selve elektrolyseprocessen, dvs. uden at medregne

elforbruget til hjælpesystemer som fx kompressorer.

Der vil desuden være et varmebidrag fra hjælpesystemerne,

som er konstant over tid. Temperaturniveauet forventes at

være på ca. 35 °C, hvilket vil stille krav om en varmepumpe,

såfremt varmen skal udnyttes i fjernvarmesystemet.

forventes ca. 30 minutter, hvilket gør det interessant med

mulighed for standby-varme via fjernvarmesystemet, så an-

lægget holdes varmt og dermed kan startes hurtigere op.

Driftstemperaturen kan ligge vidt forskelligt, da der berettes

Der er i de følgende afsnit anvendt følgende betegnelser for

at skelne mellem de to bidrag:

Overskudsvarme fra elektrolyseproces ved høj tempera-

tur (60 - 70 °C)

Varme fra hjælpesystemer ved lav temperatur (35 °C)

Alkalisk – Alkaline Electrolysis (AEL)

om alt mellem 30 og 90 °C i litteraturen. I ”Technology Data

– Renewable fuels” angives dog 65 – 90 °C.

Anlægsstørrelser på ~20 MW

forventes i nær fremtid, mens

der på sigt er planer om op til 1,3 GWE anlæg i projektet

”Storskala P2X i Københavns Kommune”, se punkt F under

planlagte projekter, Figur 4. Her er elektrolyseteknologien

dog endnu ikke fastlagt.

Baseret på den nedre brændværdi, haves p.t. en effektivitet

Det alkaliske princip er det mest modne både kommercielt

Specielt for oxid-teknologien (SOEC) skal den producerede

og teknologisk, og på teknologimodenhedsskalaen (Te-

chnology Readiness Level, TRL, 1-9) bedømmes den for an-

læg på MW-niveau til 9, som er det højest mulige. Anlæg på

GW-niveau ligger lavere.

brint sammenholdes med både elektriciteten til selve elek-

trolysen samt energien til at generere vanddamp til elektro-

lyseprocessen.

på op til 65 % for AEL, hvilket vil sige, at 65 % af den grønne

el ind i elektrolysecellen genfindes i brinten. Der er her ikke

taget hensyn til elforbruget til hjælpesystemer, som fx kom-

pressorer, ensrettere, pumper mv.

10 % af energiforbruget til selve elektrolysen omdannes til

Lav-temperatur (alkalisk og polymer-membran elektro-

lyse)

Høj-temperatur (keramisk/oxid)

Der vil under drift generelt ske en gradvis degradering af

Alkalisk og polymer elektrolyse er begge kommercialise-

rede teknologier, mens den keramiske er under udvikling.

Sidstnævnte forventes dog at få de laveste omkostninger

og højeste effektivitet i fremtiden.

De enkelte teknologier gennemgås nedenfor, hvorefter der

gives en kort sammenfatning, hvor forudsætninger og yde-

evne for de enkelte teknologier sammenholdes i en tabel.

De anvendte tal stammer dels fra afsnittet om elektrolyse

i Energistyrelsens teknologikatalog ”Technology Data - Re-

newable fuels”

, dels fra interviews med parter i danske

PtX-projekter.

En andel af overskudsvarmen vil kunne anvendes til fjern-

varme, og andelen afhænger af elektrolyseteknologien.

Som temperaturniveau angives i ”Technology Data – Re-

newable fuels” 60 °C, mens der er oplyst forventninger om

70 °C under interviews. På grund af degradering af elektro-

lysecellerne, vil bidraget fra overskudsvarmen stige over tid

ved fastholdt brintproduktion. Det antages i det følgende, at

der ikke behøves en varmepumpe for at kunne benytte 70

°C overskudsvarmen i fjernvarmesystemet. Der vil dog ikke

være alle fjernvarmeselskaber, der kan undgå dette.

Overskudsvarme fra elektrolyse og hjælpesystemer

Overskudsvarme kan ses som den andel af energien tilført

selve elektrolyseprocessen uden hjælpesystemer, der ikke

direkte frigøres ved afbrænding af den producerede brint.

Størrelsen af overskudsvarmen afhænger som udgangs-

punkt af effektiviteten. Jo lavere effektivitet, jo mere over-

skudsvarme.

cellerne, som vil få effektiviteten til at falde hen over stak-

kens levetid.

Princippet samt elektrodereaktioner er vist i Figur A1. Der

benyttes en vandig opløsning af basen kalium- eller natri-

umhydroxid (KOH, NaOH) på 20-30 vægt% for at gøre van-

det ledende. De to elektrodesider adskilles af en membran,

som gasserne ikke kan passere.

�½

overskudsvarme ved høj temperatur, der vurderes at kunne

anvendes til fjernvarme. Det resterende regnes for tab i form

af varme til omgivelserne, vanddamp i den producerede ilt,

og kondenseringsenergien i vanddampen, der opstår ved

forbrænding af brinten. Effektiviteten på baggrund af HHV

er tilsvarende ~77 %.

De angivne tal bliver senere opsummeret og suppleret i Ta-

bel 2. Med tiden forventes en forbedring af teknologiens ef-

fektivitet baseret på nedre brændværdi til 75 % i 2050.

Der er ikke meget tilgængelig information om, hvordan de-

Anode: 2 OH

=< H

O + �½ O

+ 2e

Katode: 2 H₂O + 2e

=> H2 + 2 OH

Samlet: H2O => H

+ �½ O2

graderingen af cellerne vil forløbe over tid, og dermed hvor-

dan udviklingen af højtemperatur overskudsvarme ved 70 °C

vil udvikle sig. På grund af degradering må der forventes

OVERORDNEDE BEGREBER

Der er i det følgende behov for kendskab til en række begre-

ber for at vurdere effektiviteten og overskudsvarmen:

Øvre brændværdi – Higher heating value (HHV)

HHV angiver et brændsels samlede kemiske energiindhold,

hvor forbrændingen starter ved 25 °C og slutter ved 25 °C.

HHV for brint er 286 kJ/mol eller 141,88 MJ/kg.

Figur A1. Alkalisk elektrolyse – princip og reaktioner

stigning i overskudsvarme i løbet af anlæggets levetid. Der

angives i ”Technology Data – Renewable fuels” en forventes

teknisk levetid på 25 år for et AEL-anlæg, med levetid for

selve stakken på over 100.000 timer.

Driftstrykket kan alt efter typen variere fra atmosfærisk tryk

op til 35 bar, og der forskes desuden i at komme højere op.

Fordelen ved at arbejde ved højt tryk er, at den producerede

brint kan lagres direkte komprimeret.

Nedregulering af produktionen kan ske inden for millise-

kunder ned til 10 % af kapaciteten, mens opregulering kan

ske inden for sekunder. Ved en koldstart må der til gengæld

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

Polymer-membran (PEM)

Denne teknologi kaldes både ”proton exchange membrane”

og ”polymer electrolyte membrane” - dog i daglig tale PEM.

Her tillader membranen mellem elektroderne, at protoner

) passerer fra anoden til katoden, se Figur A2.

er skildret i Figur A3. P.t. er prototyper på knap én MW i

demonstrationsfasen, se ”Technology Data – Renewable

fuels”, hvilket giver TRL~6-7. Der eksisterer p.t. et anlæg på

750 kWE i Salzgitter.

Det er også muligt at omdanne CO₂ til CO vha. SOEC, hvilket

sammen med ovenstående giver syngas, og derfor vil være

kan man ved en god driftsstrategi samt isolering holde sy-

stemet tæt på driftstemperaturen - også når det er inaktivt.

Den tekniske levetid bedømmes i ”Technology Data – Re-

newable fuels” p.t. til 10 år, mens selve levetiden af cellen

vurderes til 3 år. Over tid vil degradering gøre, at man skal

køre ved højere spænding, og dermed bliver der større til-

bøjelighed til dannelse af varme fra cellen.

Tabel A1 indeholder en oversigt og en sammenligning af de

tre elektrolyseteknologier.

�½ O

en fordel videre i PtX-værdikæden.

Anode: H₂O => 2H + �½ O₂ + 2e

Teknologi

�½ O

Katode: 2H

+ 2e

=> H₂

Samlet: H₂O => H₂ + �½ O₂

Teknologi-

niveau (TRL)

Drift

65-90°C

1-35 bar

Ind

Vand

Brint

Ilt

Varme

Effektivitet **

65 % H2 (LHV)

10 % FJV

25 % varmetab

Reguleringsevne

Koldstart: ca 30min

Varm:

op: ~sek

ned: ~ mS

(10-100 %)

Koldstart: <20min

Varm:

op/ned: < 1 sek

(5-100 %)

Koldstart: 12 timer

Varm:

op/ned: ~sek

(0-100 %)

Forventet

Fjernvarme

teknisk levetid

relevant

25 år

Anode: O2

=> �½ O₂ + 2 e

Katode: H₂O + 2e

=> H₂ + O²

Samlet: H₂O => H₂ + �½ O₂

AEL

Figur A2. PEM elektrolyse – princip og reaktioner.

PEM

8-9

50-80°C

1-50 bar

Vand

Brint

Ilt

Varme

64 % H2 (LHV)

10 % FJV

26% varmetab

75 % H2 (LHV)

7 % FJV

18 % varmetab

20 år

PEM er en mindre moden og dyrere teknologi end alkalisk

elektrolyse, men muliggør umiddelbart et mere kompakt

design samt større driftsfleksibilitet. TRL ligger på 8-9 for

celler på MW-niveau.

Driftstemperaturen er typisk 50-80 °C, mens driftstrykket er

set angivet op til 30 bar. En koldstart angives at kræve under

20 minutter, hvor standby-varme igen kunne være relevant

at kigge på alt efter driftsmønster. Op- hhv. nedregulering

kan ske på under ét sekund.

Baseret på den nedre brændværdi, opgives i teknologika-

taloget p.t. en effektivitet på op til 64 % for PEM, og tilsva-

rende knap 76 % på HHV-basis. Igen vurderes 10 % at kunne

anvendes til fjernvarme.

Der er i 2021 anlæg i drift med en størrelse på knap 4 MW

i Energiepark Mainz, Tyskland, mens Air Liquide netop har

indviet et 20 MW

anlæg i Canada

. Den tekniske levetid

bedømmes i ”Technology Data – Renewable fuels” til 20 år,

mens stakkens levetid angives til mere end 25.000 driftsti-

mer. Mht. degradering af PEM-celler, er der rapporteret et

tab på 50 % i ydeevne efter 3 år i tomgang i Helle I projektet

om brintinjektion i gasnettet

Keramisk - Solid oxide electrolysis cell (SOEC)

Opbygningen af og princippet bag SOEC er væsentligt an-

derledes end for AEL og PEM. Her omdannes ikke flyden-

de vand, men i stedet vanddamp, og elektrolytten består

af en fast oxid/keramik, der kan lede O₂- ioner. Princippet

Figur A3. Elektrolyse med SOEC-teknologi - princip og reaktioner.

SOEC

Udover elektriciteten til selve elektrolysen af vand kræver

SOEC ligeledes energi til fordampning af vandet før proces-

sen. Dette kan ske ved at tilføre mere elektricitet eller føde

vandet som damp til systemet fra andre anlæg.

Driftstemperaturen (over 600 °C) er væsentligt højere end

for AEL og PEM. Alt efter hvordan cellen driftes (spæn-

dingsniveau), kan der enten være behov for opvarmning

eller køling, da reaktionen alt afhængigt af temperaturen er

endoterm eller exoterm. Dog vil temperaturniveauet gøre,

at standby-varme fra fjernvarme ikke er interessant.

Selve elektrolysecellen kan drives stort set uden energitab,

men for systemet vil effektiviteten forringes pga. varmetab

til omgivelserne.

Effektivitet forventes at være i størrelsesordenen 75 %

målt ved LHV, hvilket svarer til ~89 % effektivitet ved HHV.

I ”Technology Data – Renewable fuels” vurderes det, at 7

%-point ud af det totale tab på 25 % af den tilførte energi

til selve elektrolyseprocessen vil være høj-temperatur over-

skudsvarme. Dermed vil det kunne anvendes til fjernvarme,

mens de resterende 18 %-point tabes.

Såfremt cellerne holdes på driftstemperaturen, kan der re-

guleres mellem 0 % og 100 % inden for få sekunder. Er den

kold i inaktiv tilstand, kan opstartstiden være flere timer af-

hængigt af designet og fabrikat af cellen og stakken. Dog

>600°C

1-10 bar

Brint

Vand

Ilt

Varme (til for- (Varme)*

dampning)

10 år

I mindre

grad

Tabel A1. Opsummering af elektrolyseteknologier

* Afhænger af driftstemperatur

** Effektivitet af selve elektrolyseprocessen, dvs ekskl. hjælpesystemer. Det

må forventes, at effektiviteten stiger de kommende år ved forbedringer af

materialer.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

APPENDIX B: ANVENDTE

FORUDSÆTNINGER I CASEANALYSER

Følgende forudsætninger er anvendt

for de enkelte business cases:

Elektrolyseanlæg baseret på alkalisk teknologi med el-

forbrug inkl. hjælpesystemer som kompressor, pumper,

elektronik mv. Der er antaget en indledende effektivitet

på 70 % for selve brintproduktionen ud fra en forvent-

ning om, at teknologien udvikles. Der er dog ligeledes

anvendt et vist niveau af degradering, der er fastsat ud

fra interview-oplysninger. De anvendte tal vil derfor ikke

være helt i overensstemmelse med ” Technology Data –

Renewable fuels”.

Variable omkostninger:

Variabel OPEX antages at indeholde el- og vandom-

kostninger. Variabelt vedligehold medtages ikke.

Elpriser i form af timeestimater fra Energistyrelsens

hjemmeside

. Der er taget udgangspunkt i timeesti-

mater for elpriser i DK1 i 2022. Prisen ligger på et

gennemsnit på 344 kr./MWh med minimum på 80 og

maksimum på 500 kr./MWh.

Vandpriser – Der er taget udgangspunkt i priser fra

Vandcenter Syd. Det antages, at koncentrat fra vand-

behandling umiddelbart kan udledes til kloak. Des-

uden betales ikke afledningsafgift for vand, der forbru-

ges i elektrolysen. Omkostningen på ca. 150 kr./time

for vand og 102 kr./time for udledning

er væsentlig

mindre end elforbruget.

Indtægter

Brintpriser. Det internationale energiagentur, IEA

har

vurderet prisen for grøn brint til at ligge mellem 2,5

og 5,5 euro pr. kg, svarende til 18,6 – 41 kr./kg. Da grøn

brint endnu ikke produceres i stor skala, ses der gene-

relt en stor variation i estimaterne for produktionsom-

kostninger. Tilsvarende vurderes blå brint

til 2 euro/

kg eller ca. 15 kr./kg, og konventionel grå brint endnu

lavere, 1,5 euro/kg svarende til ca. 11 kr./kg regionalt for

Europa.

Leverancer af overskudsvarme ved hhv. 35 °C og 70 °C.

Der vil ske en degradering af elektrolyseenheden over

levetiden, hvorved mængden af overskudsvarmen ved

70 °C stiger ved fastholdt brintproduktion. Dette bety-

der endvidere et større elforbrug. I den enkelte case er

der anvendt et simpelt, fast gennemsnit.

Salg af ilt er ikke inkluderet, men der må formodes mu-

lighed for en vis afsætning. Ved større anlæg kan der

opstå produktionsoverskud ift. markedet.

APPENDIX C: VÆRDIEN AF

OVERSKUDSVARME

Værdien af varmen - metode

Fjernvarmen skal levere den billigste varme og til enhver

tid vælge den varmeproduktion, der giver den laveste var-

meregning til forbrugerne. For at vurdere hvad overskuds-

varme fra PtX vil være værd for et fjernvarmeselskab, er

der fortaget beregninger af årlige driftsomkostninger for

fjernvarmesystemet i energyPRO. Beregningerne er opdelt i

sommer- og vinterhalvår.

Der er valgt en metode, hvor fjernvarmeselskabet ud over

den eksisterende varmeproduktion også modtager over-

skudsvarme fra PtX. Forskellen på de beregnede, årlige

driftsomkostninger med og uden overskudsvarme fra PtX

giver en maksimal betalingsvillighed for fjernvarmen.

De tre systemer er baseret på:

1. Udelukkende naturgas

2. Biomasse og bionaturgas til spidslast

3. En kombination af biomasse og en elvarmepumpe, samt

bionaturgas til spidslast

Tabel C1 viser, hvordan varmeproduktionen fordeles på de

forskellige anlæg i referencesituationen, altså inden udnyt-

telse af overskudsvarme fra PtX. De tre fjernvarmesystemer

er ellers ens og har en årlig varmeproduktion på 140.000

MWh. Det svarer til opvarmning af ca. 6.500 standardhuse

ved et ledningstab på 20 % og et årligt varmeforbrug per

standardhus på 18,1 MWh.

Når fjernvarmesystemet også får adgang til overskudsvar-

Det skyldes, at fjernvarmeselskabet aldrig vil betale mere

for overskudsvarmen end, hvad de allerede kan producere

varmen til. Maksimal betalingsvillighed skal dog ikke forstås

som den pris, fjernvarmen er villig til at betale for overskuds-

varmen. Uden risikobetragtninger ville den maksimale beta-

lingsvillighed være den pris, hvor fjernvarmeselskabet ville

være indifferent mellem at vælge at producere varmen selv

eller købe overskudsvarmen.

I en konkret situation skal PtX-anlæg og fjernvarmeselskab

blive enige om en aftale, herunder prisen på overskuds-

varmen. En sådan aftale er en forhandling, og indholdet vil

være påvirket af fx temperaturer og mængder af varmen,

alternativ varmeproduktion for fjernvarmeselskabet og en

række risikovurderinger.

Værdien af varmen - resultater

Værdien af overskudsvarmen fra PtX afhænger af en række

faktorer. Der er undersøgt tre forskellige typer af fjernvar-

mesystemer, som er vist i Tabel C1.

me fra PtX, så ændrer sammensætningen af varmeproduk-

tionen sig. Dette er illustreret for scenarie 3 i Figur C1, hvor

varmen produceres på både en biomassekedel og en ude-

luft varmepumpe. Øverst ses referencesituationen, hvor var-

men produceres ca. 50/50 af elvarmepumpen og fliskedlen.

Grundlasten leveres af varmepumpen, som også er den pri-

mære varmeproducent i sommerhalvåret. Herudover udnyt-

tes lagerkapaciteten til at dække spidslast samt undgå timer

med høje elpriser. Når PtX-anlægget er i drift kan det levere

2 MW overskudsvarme ved 70 °C og 3 MW overskudsvarme

ved 35 °C.

Overskudsvarmen fortrænger varmeproduktion fra varme-

pumpe og biomasse og kan levere varme som grundlast,

da et PtX-anlæg forventes at have mange årlige driftstimer.

Dette ses i midten og nederst på Figur C1, hvor udnyttelse af

henholdsvis 70 °C overskudsvarme og 35 °C overskudsvar-

me er illustreret. Der er udregnet driftsprofiler for PtX-an-

lægget med udgangspunkt i de beskrevne, timebaserede

elpriser fra 2022.

Varmeleverance i reference

Naturgas

Biomasse

Varmepumpe og biomasse

Bio (naturgaskedel)

100%

2,0%

1,2%

Fliskedel

98,0%

47,3%

Elvarmepumpe (udeluft)

51,4%

Tabel C1: Tre scenarier for fjernvarmesystemer med forskellige varmepro-

duktioner for referencen.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

Værdien af overskudsvarmen afhænger af den situation,

hvori varmen leveres. Figur C2 illustrerer den maksimale be-

talingsvillighed for de tre scenarier fordelt på både sommer

og vinter. Det ses, at der både er forskel på værdien af var-

men i sommer- og vinterhalvåret, og at værdien af varmen

afhænger af fjernvarmesystemets alternative varmeproduk-

tion.

Den maksimale betalingsvillighed er i Scenarie 1 over 500

kr./MWh, fordi den alternative varme produceres på na-

turgas. Den maksimale betalingsvillighed er som tidligere

nævnt ikke lig med den pris, som PtX-anlægget kan få for

varmen.

Fjernvarmesystemet i Scenarie 1 står foran en grøn omstil-

ling og bør afveje betalingsvilligheden for overskudsvarme

fra PtX med en investering i alternativ grøn varmeprodukti-

on. Det kan fx være store varmepumper på udeluft. I sådan

en vurdering vil betalingsvilligheden på overskudsvarmen

falde betydeligt og i højere grad ligne betalingsvilligheden

for de to øvrige scenarier.

Resultater for Scenarie 1 indgår derfor ikke i de videre analy-

ser, da den beregnede, maksimale betalingsvillighed ligger

væsentligt over de alternativer, som fjernvarmeselskabet

har. PtX-varme kunne med stor sandsynligvis blive en del

af omstillingen for fjernvarmeselskabet i Scenarie 1, men be-

talingen til PtX-anlægget ville komme til at ligge væsentligt

under 500 kr./MWh.

For Scenarie 2 og 3 fås forskellig værdi af PtX-varmen som-

mer og vinter. Det skyldes, at overskudsvarmen fortrænger

dyr spidslastproduktion om vinteren, og at COP-faktoren

på udeluft-varmepumpen er lavere om vinteren. Jo dyrere

varmeproduktion der fortrænges, jo mere er fjernvarmesel-

skabet villig til at betale for overskudsvarmen – og omvendt.

Baseret på resultaterne for Scenarie 2 og 3 benyttes der i de

videre analyser af PtX-økonomien en pris på 200 kr./MWh

om vinteren og 150 kr./MWh om sommeren for overskuds-

Figur C1: Sammensætning af varmeproduktionen hen over året for scenarie

3, hvor varmen primært produceres på en biomassekedel og en eldrevet

varmepumpe på udeluft. Øverst ses fjernvarmesystemets driftsprofil hen

over et år uden overskudsvarme fra PtX. I midten udnyttes overskudsvar-

men ved 70 °C, hvilket fortrænger produktion på biomassekedlen og el-

varmepumpen. Nederst udnyttes overskudsvarmen ved både 70 °C og 35

°C, og den udgør knap 20 % af den årlige varmeproduktion. Denne figur er

identisk med Figur 5.

Figur C2: Den maksimale betalingsvillighed for udnyttelse af 70 °C over-

skudsvarme fra PtX for de tre fjernvarmesystemer. Scenarie 2 og 3 har

forskellig betalingsvillighed sommer og vinter, da der fortrænges dyrere

varmeproduktion om vinteren end om sommeren. Scenarie 1 har en høj,

beregnet maksimale betalingsvillighed, som ikke svarer til den pris, som

PtX-anlægget kan sælge varmen til. Det indikerer derimod, at fjernvarme-

systemet står over for en omstilling, hvor varmeprisen kan reduceres gen-

nem investeringer i billigere varmeproduktion. En af disse muligheder er

overskudsvarme fra PtX.

Temperaturerne er direkte afhængig af flowet fra PtX-an-

lægget og selv små forskelle på temperaturen af overskuds-

varmen kan påvirke det samlede fjernvarmesystem. Flowet

er derfor en vigtig parameter til at optimere temperaturen

på overskudsvarmen fra PtX-anlægget.

Den primære PtX-varme er 70 °C og antages at kunne in-

tegreres direkte i fjernvarmenettet uden etablering af en

varmepumpe. Dette afhænger dog i høj grad af fremløb-

stemperaturen, som vil være forskelligt fra fjernvarmesel-

skab til fjernvarmeselskab. Det vil derfor ikke være muligt

for alle fjernvarmeselskaber at kunne udnytte PtX-varmen

direkte. Generelt kan det siges, at jo højere temperaturen på

overskudsvarmen er, jo billigere bliver det for fjernvarmen at

udnytte den.

Overskudsvarmen ved 35 °C har en værdi, men den er lavere

end værdien for overskudsvarme ved 70 °C. En temperatur

på 35 °C er for lav til en direkte indfødning i fjernvarmesy-

stemet, og der er behov for investering i en varmepumpe til

at hæve temperaturen. På grund af de ekstra investerings-

omkostninger, bliver betalingsvilligheden reduceret betyde-

ligt i forhold til udnyttelse af overskudsvarme ved 70 °C.

varmen ved 70 °C fra PtX. Dette er et estimat i forhold til

den maksimale betalingsvillighed vist for Scenarie 2 og 3 i

Figur C2.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

Figur C3 viser den maksimale betalingsvillighed for udnyt-

telse af overskudsvarme ved 35°C for Scenarie 2 og 3. Her er

forskellen på sommer og vinter mindre, hvorfor der anven-

des en samlet årlig betalingsvillighed.

Baseret på resultaterne fra Figur C3 benyttes der i de videre

analyser af PtX-økonomien en pris på 35 kr./MWh for Sce-

narie 2 (Biomasse) og 15 kr./MWh for Scenarie 3 (mix af var-

mepumpe og biomasse) for overskudsvarmen ved 35 °C fra

PtX. Dette er igen en vurdering i forhold til den maksimale

betalingsvillighed.

Tabel C2 viser, hvad overskudsvarmen fra PtX fortrænger

i de tre fjernvarmescenarier. I Scenarie 3 fortrænger over-

skudsvarmen primært biomasse, mens den eldrevne var-

mepumpe kun fortrænges i mindre grad. Overskudsvarme

ved 70 °C udgør samlet 7,0 % af den årlige varmeleverance,

mens overskudsvarmen ved 35 °C udgør knap 12,5 %. Hvis

begge typer overskudsvarme udnyttes, kan fjernvarmesy-

stemet årligt få leveret knap 20 % af deres årlige varmebe-

hov fra PtX-varme.

Følsomhed: Temperaturen af overskudsvarmen

For at illustrere betydningen af temperaturen på overskuds-

varmen fra PtX er der foretaget en følsomhedsanalyse, hvor

PtX-varmen er 2 MW ved 60 °C i stedet for 2 MW ved 70 °C

og fortsat 3 MW ved 35 °C. Figur C4 viser, at værdien af var-

men reduceres betydeligt, hvis overskudsvarmen er 60 °C

i stedet for 70 °C i Scenarie 3. Samme effekt ses i mindre

grad i Scenarie 2.

Forklaringen skal findes i, at når overskudsvarmen leveres

ved 60 °C i stedet for 70 °C har det betydning for resten af

fjernvarmesystemet. Selv ved 60 °C er det stadig muligt at

integrere PtX-varmen uden investering i en ekstra varme-

pumpe til at løfte temperaturen.

Følsomhed: Degradering af stakkene i PtX-anlægget

I takt med, at cellestakken degraderer, stiger varmeudviklin-

gen fra PtX-anlægget og dermed mængden af overskuds-

varme ved 70 °C. I denne følsomhedsberegning betyder det

3 MW varme ved 70 °C i stedet for de 2 MW varme i refe-

rencen.

Figur C5 viser en lidt lavere maksimal betalingsvillighed på

overskudsvarmen ved 70 °C. Dette skyldes primært, at der

efter degradering skal bruges mere el til at fastholde pro-

duktionen af brint, og derfor kommer der færre driftstimer

med et dækningsbidrag til elektrolyseanlægget. Det bety-

der færre timer, hvor dyrere varmeproduktion kan erstattes.

Effekten på overskudsvarmen ved 35 °C er den samme, men

Det kræver dog, at de øvrige enheder yder noget ekstra.

Fx vil det lavere temperatursæt betyde lavere effektivitet

(COP-værdi) på udeluft-varmepumpen. Dette øger drifts-

omkostningerne for det samlede system og reducerer der-

for betalingsvilligheden for overskudsvarmen fra PtX. Her er

især fremløbstemperaturen i fjernvarmesystemet en vigtig

parameter.

betalingsvilligheden reduceres mere. Det skyldes igen de

færre driftstimer, som gør det sværere at forrente investe-

ringen i varmepumpen.

Figur C5 viser resultater for Scenarie 3, og effekten er tilsva-

rende i Scenarie 2.

Figur C3: Maksimal betalingsvillighed for 35 °C overskudsvarme på årsbasis.

Betalingsvilligheden inkluderer investering i en elvarmepumpe til at hæve

temperaturen på PtX-varmen til fremløbstemperaturen på fjernvarmevær-

ket.

Varmeleverance i reference

Naturgas

2 Biomasse

3 Varmepumpe og biomasse

Varmeleverence ved 70°C

Naturgas

2 Biomasse

3 Varmepumpe og biomasse

Varmeleverence ved 70°C + 35°C

Naturgas

2 Biomasse

3 Varmepumpe og biomasse

Bio (naturgaskedel)

100%

2,0%

1,2%

Bio (naturgaskedel)

93,0%

1,3%

0,8%

Bio (naturgaskedel)

80,5%

0,6%

0,4%

Fliskedel

98%

47,3%

Fliskedel

91,7%

42,7%

Fliskedel

79,9%

34,8%

Elvarmepumpe (udeluft)

51, 4%

Elvarmepumpe (udeluft) PtX 70

7,0%

49,7%

7,0%

PtX 35

12,4%

Figur C4: Maksimal betalingsvillighed for henholdsvis 70 °C overskudsvar-

me og 60 °C på årsbasis for scenarie 3, samt den maksimale betalingsvil-

lighed for 35 °C overskudsvarme. Betalingsvilligheden er lavere for 60 °C

overskudsvarme fordi de øvrige enheder skal yde ekstra.

PtX 35

Figur C5: Maksimal betalingsvillighed for henholdsvis 70 °C overskudsvarme

og 70 °C overskudsvarme ved en degraderet stak i scenarie 3. Betalingsvil-

ligheden er lavere ved den degraderede stak, fordi elektrolyseanlægget har

færre driftstimer og dermed ikke erstatter så meget dyr varmeproduktion.

Elvarmepumpe (udeluft) PtX 70

7,0%

45,3%

7,0%

Tabel C2: Varmeleverancer for de tre scenarier i referencen, ved udnyttelse

af 70 °C samt ved udnyttelse af både 70 °C og 35 °C.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme

NOTER

Der er tale om et estimat. Hvor meget varme der kan udnyttes i den konkrete situation afhænger fx af teknologivalg, til-

stand for anlægget (degradering) og mulighed for integration i fjernvarmesystemet

19 https://www.danskfjernvarme.dk/nyheder/nyt-fra-dansk-fjernvarme/210212-tvis-ser-stort-varmepotentiale-i-nyt-ptx-

partnerskab

20 https://www.everfuel.com/projects-archive/hysynergy/

21 https://www.greenlabskive.dk/

22 https://winddenmark.dk/nyheder/skovgaard-invest-indleder-ptx-projekt-med-vestas-haldor-topsoee + https://ing.dk/ar-

tikel/nyt-dansk-ptx-anlaeg-ammoniak-lemvig-241665

23 https://www.danskfjernvarme.dk/groen-energi/nyheder/200525-fjernvarme-kan-g%C3%B8re-industriproces-

ser-gr%C3%B8nnere

24 https://www.danskfjernvarme.dk/viden/statistik-subsection/branche-og-eksportstatistik/2020

2 https://ens.dk/service/fremskrivninger-analyser-modeller/analyseforudsaetninger-til-energinet

3 Der er tale om et estimat. Hvor meget varme der kan udnyttes i den konkrete situation afhænger fx af teknologivalg, til-

stand for anlægget (degradering) og mulighed for integration i fjernvarmesystemet.

4 https://ing.dk/artikel/milliardinvesteringer-stoebeskeen-her-danmarks-ptx-planer-244204

5 https://brintbranchen.dk/wp-content/uploads/2020/10/VE-2.0-Brint-og-PtX-strategi-2.pdf

6 Da der er antaget proportionalitet i alle tal angående anlægsdrift undtagen vandforbrug og udledning, vil resultaterne for

andre størrelser end 400 MW

være proportionelle. Fx vil driftskurver for 200 MW

være tilsvarende bortset fra, at over-

skudsvarmen halveres.

7 www.carboncapturecluster.dk

8 Winther Mortensen et. al, SDU, 2019, A pre-feasibility study on sustainable aviation fuel from biogas, hydrogen and MW

9 https://en.energinet.dk/Gas/Gas-news/2021/04/15/Vision-European-Hydrogen-Backbone

10 https://varmeplanhovedstaden.dk/

11 http://carbonclustercph.dk/

12 Ørsted takes final investment decision on first renewable hydrogen project (orsted.com)

13 https://orsted.com/da/media/newsroom/news/2020/05/485023045545315

14 https://gogreenwithaarhus.dk/klimaplan/energi/

15 https://gogreenwithaarhus.dk/projekter/energi/strategisk-energiplanlaegning/

16 http://hydrogenvalley.dk/power2met/

17 https://greenhubdenmark.dk/

18 https://dinforsyning.dk/da-dk/nyheder?itemId=News_Item:3143

25 https://www.portofrotterdam.com/en/news-and-press-releases/hydrogen-plants-to-provide-new-source-of-renewable-

heat-for-south-holland

26 Winther Mortensen et. al, SDU, 2019, A pre-feasibility study on sustainable aviation fuel from biogas, hydrogen and CO

27 Energinet, NYE VINDE TIL BRINT - PtX strategisk handlingsplan, Januar 2020, Dok. 19/07995-21 Offentlig/Public

28 Udkast til erstatning af afsnit fra 2018, se https://ens.dk/sites/ens.dk/files/Analyser/technology_data_for_renewable_fu-

els.pdf

29 https://www.airliquide.ca/en/air-liquide-inaugurates-the-worlds-largest-low-carbon-hydrogen-membrane-based-pro-

duction-unit-in-canada/product/News-2021-01-26

30 https://energinet.dk/Om-publikationer/Publikationer/Brint-paa-gasnettet

31 https://ens.dk/service/fremskrivninger-analyser-modeller/analyseforudsaetninger-til-energinet, opdateret 14.10.2020

32 Vægtet efter trappemodel for prissætning

33 https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen

34 Brinten kaldes ”blå”, når CO₂ dannet ved produktionen af brinten fra fossile brændsler lagres eller genbruges. Tilsvarende

kaldes den ”grå”, hvis CO₂ udledes.

KEF, Alm.del - 2020-21 - Bilag 420: Materiale fra Dansk Fjernvarme ifm. foretræde den 1/9-21 om power-to-x og fjernvarme