Grøn brint kan revolutionere skibs- og flybranchen

Bæredygtighed Vi har brug for alternative brændstoffer til fly- og skibstransporten, der ikke baserer sig på kul og olie, hvis vi skal nå i mål med nul CO2-udledning i 2050. Projektet eFuel, der er under udvikling af bl.a. Syddansk Universitet, skal bane vejen for bæredygtige brændstoffer til den tunge transportindustri i form af CO2-neutralt metan. Og de første skibe baseret udelukkende på bæredygtige fossile brændstoffer er allerede godt på vej til at blive sat i søen.

COLOURBOX14878728

Mærsk investerer millioner i eFuels, og det er tydeligt, at de mener det alvorligt. Rederiet er den første store virksomhed internationalt set, som satser på eMetanol som brændstof. "Og det tror jeg virkelig rykker noget," siger Henrik Wenzel, professor ved SDU.

© Colourbox
Interview

Hvis Danmark skal komme i mål med den grønne omstilling og indfri ambitionen om nul CO2-udledning i 2050, kræver det bl.a. helt nye brændstoffer i tankene på flere af vores større transportmidler. 

El kan nemlig ikke dække behovet inden for langdistance transport, tung trafik som skibsfart og flyrejser. Her er vi nødt til at tænke i andre teknologiske løsninger.

Derfor afsatte Regeringen og et bredt flertal i Folketinget i juni 2021 850 mio. kr. til udviklingen af såkaldte Power-to-X-teknologier (PtX).

PtX skal gøre det muligt i stor skala at omdanne grøn strøm til brint og andre bæredygtige brændstoffer, der kan bruges i skibe, fly, lastbiler og den tunge industri. Disse brændstoffer kaldes også electrofuels eller bare eFuels.

"Produktion af grøn brint har et kæmpe potentiale, både for at skabe CO2-reduktioner og for at blive Danmarks næste grønne erhvervseventyr. Med en fælles, europæisk indsats kan vi for alvor få teknologien op i skala og ned i pris og sætte fart på den grønne omstilling af fx skibs- og luftfarten, der ikke umiddelbart kan elektrificeres direkte, udtalte klimaminister Dan Jørgensen i forbindelse med lanceringen af aftalen.

Regeringen vurderer, at Power-to-X-teknologier har potentiale til at give 9 mio. ton CO2-reduktion i 2030. I 2020 lød skønnet på blot 3,5 mio. ton.

“Det skyldes, at den teknologiske udvikling er gået utrolig stærkt, og at investeringerne allerede er der,udtalte Dan Jørgensen til Dagbladet Børsen i sidste måned. 

Klimaministeren henviser til, at der i løbet af det seneste år er gennemført flere private beslutninger om at udbygge PtX-industrien i Danmark.

SDU udvikler bæredygtige brændstoffer til fly og skibe

En af de mange konkrete teknologiske løsninger, som der arbejdes på at udbrede i stor skala i transportsektoren, er eFuels til fly.

Ved at lade brint reagere med CO2 (kuldioxid) kan man danne såkaldt syntesegas, der består af CO (kulmonoxid) og brint. Denne syntesegas kan så reageres videre til ’kerosen’, der bliver brugt som brændstof i fly, og nafta, som er den vigtigste bestanddel i fremstillingen af plast. Også metan kan omdannes til syntesegas, og videre herfra til flybrændstof.

Tilblivelsen af eFuel er grøn, idet CO2’en eller metanen bliver hentet fra biogasanlæg.

Brinten kan man bl.a. lave vha. elektrolyse, der bruger elektricitet til at spalte vandmolekyler (H2O) til brint (H2) og ilt (O2). Strømmen til elektrolysen kan fås via vindkraft fra vindmøller og el fra solceller.

“Det interessante ved eFuels er, at vi ikke behøver at bruge biomassen til at skabe brændstoffer med. Biomassen er begrænset, og hvis vi skal dække hele klodens behov for energi og brændstoffer gennem biomasse, vil det kræve ressourcer, der overstiger Jordens samlede kapacitet fire gange. Og det går selvfølgelig ikke, forklarer Henrik Wenzel, der er professor ved Institut for Grøn Teknologi på Syddansk Universitet (SDU).

Sammen med andre forskere fra SDU og Danmarks Tekniske Universitet (DTU), virksomheden BiogasClean og Danmarks største biogasproducent, Nature Energy, arbejder Henrik Wenzel på projektet ‘eFuel’, der er støttet med 16,6 mio. kr. fra det energipolitiske udviklingsprogram EUDP.

Projektet blev igangsat i 2019 og løber frem til 2023. Formålet med det fireårige projekt er at udnytte den CO2, der udvikles i biogasanlæg, og som i dag bare sendes ud i atmosfæren, til at udvikle en robust og klimavenlig metan – elektrometan, eller bare eMetan.

eMetanen kan så via velkendte kemiske processer efterfølgende danne de energiholdige kulbrinter, man finder i jetbrændstof, nafta, benzin og diesel. Og voila, så er fremtidens grønne fossilfri brændstoffer og plastik født.

Mærsk har slået hul på ægget

Nature Energy, Biogasclean, SDU og DTU tester lige nu produktionen af eMetan i pilotskala på et biogasanlæg af herhjemme, der blander CO2-holdig biogas fra det eksisterende anlægs produktion med brint fra et elektrolyseanlæg.

Den nye metan vil være klimaneutral, fordi den er baseret på CO2, som ellers ville være endt i atmosfæren.

Det springende punkt er at få gang i processen, hvor brint og CO2 med hjælp fra bestemte mikroorganismer danner metan. Dette opnår forskerne ved at føre biogassen gennem en ekstra reaktor, der indeholder et såkaldt rislefilter.

Rislefilteret får løbende rislet næringsstoffer ned over sig for at holde de bakterier i live, som optager eller ’æder‘ CO2 og brint og omdanner dem til metan.

Man booster med andre ord metandannelsen ved at tilføre ekstra brint og kulstof fra CO2en. Og processen virker med Henrik Wenzels ord “fortrinligt”.

Næste store skridt er selvfølgelig at få den lovende teknologi væk fra laboratorierne og pilotskalaen og ud i industrien i stor skala. Og det arbejde er allerede i fuld gang.

Nature Energy har meldt ud, at de stræber efter at have metanisering på alle deres biogasanlæg i Danmark inden 2025. Dermed er vejen lagt til en mere omfattende produktion af eFuels på basis af eMetan til at drive tung transport som skibe og fly.

Henrik Wenzel og SDU har også samarbejde med Mærsk om vurdering af bæredygtigheden af fremtidige grønne brændstoffer til det danske rederis skibe.

I sommers bestilte Mærsk otte nye metanoldrevne containerskibe hos Hyundai Mipo Dockyards i Sydkorea til levering i 2023.

Det kommer til at kræve 360.000 ton grøn metanol om året, hvis containerrederiet skal leve op til planen om at have de otte containerskibe sejlende på det klimavenlige brændstof om to år.

En del af produktionen af eMetanol sikrede Mærsk sig i august måned i år, da de indgik et samarbejde med Aalborgvirksomheden REintegrate, der er en del af den danske energivirksomhed European Energy.

Det kommer til at kræve 360.000 ton grøn metanol om året, hvis containerrederiet skal leve op til planen om at have otte containerskibe sejlende på det klimavenlige brændstof om to år.

Henrik Wenzel,
Professor ved Institut for Grøn Teknologi på SDU.

REintegrate og European Energy skal udvikle og etablere det anlæg, der skal producere 10.000 ton CO2-neutral eMetanol til rederiets kommende metanoldrevne containerfeeder, der bliver verdens første CO2-neutrale containerskib.

De resterende syv nyindkøbte metanolskibe mangler Mærsk stadig at finde samarbejdspartnere til.

Det glæder Henrik Wenzel, at Mærsk investerer så kraftigt i eFuels som fremtidens bæredygtige brændstof for rederiet.

Mærsk investerer millioner i eFuels, og det er tydeligt, at de mener det alvorligt. Rederiet er den første store virksomhed internationalt set, som satser på eMetanol som brændstof, og det tror jeg virkelig rykker noget, siger han og fortsætter: 

“I mange år har ingen turde tage risikoen og investere i eFuels. Alle har ligesom ventet på, at en af de andre tog teten og slog hul på ægget, så at sige. Det har Mærsk nu gjort, og det tror jeg på kan indvarsle et større gennembrud for teknologien.

eFuels har eksisteret i et århundrede

eFuels er langt fra nogen ny opfindelse. Faktisk har teknologien bag omdannelsen af metan til brændstof knap 100 år på bagen.

I 1923 opfandt de to tyske kemikere Franz Fischer og Hans Tropsch en kemisk proces, hvor man omdanner metan (fx fra biogas) eller brint og kulilte (fx fra termisk forgasning af biomasse) til diesellignende kulbrinter, der kan bruges som brændstof.

Brændstoffet går under navnet Fischer-Tropsch Diesel og bliver brugt flere steder i dag.

“I Sydafrika laver man Fischer-Tropsch Diesel af kulstøv og vanddamp. Der findes kæmpe fabrikker på Borneo, i Nigeria og i Qatar, som omdanner metan, der kommer op sammen med olien ved olieudvinding til flydende brændstoffer. Det er den metode, vi forsøger at efterligne med produktion af eFuel fra biogas og CO2 i Danmark, fortæller Henrik Wenzel.

Ud over samarbejdet med Mærsk indgår Henrik Wenzel og SDU også i et samarbejde med en lang række europæiske samarbejdspartnere om at lave eFuel-flybrændstoffer i et stort EU-projekt ved navn ‘Take-Off’.

eFuels som bæredygtigt alternativ til fossile brændstoffer har endnu ikke fået luft under vingerne i flyindustrien herhjemme. Rigide regler spænder ben for udviklingen.

Henrik Wenzel,
Professor ved Institut for Grøn Teknologi på SDU.

Men på trods af navnet på EU-projektet, har eFuels som bæredygtigt alternativ til fossile brændstoffer endnu ikke fået luft under vingerne i flyindustrien herhjemme. Rigide regler spænder nemlig ben for udviklingen.

I 2019 foreslog Dansk Luftfart at oprette en national klimafond, som skal gå direkte til en grøn omstilling af flysektoren i form af bl.a. bæredygtige brændstoffer som eFuels.

COLOURBOX29258825

I 2019 indgik SAS en fælles aftale med den franske flygigant Airbus om at forske i hybrid- og elfly. Samarbejdet indebærer, at hybrid- og elfly i kommerciel trafik med op til 100 sæder kan blive en realitet om 10-15 år.

© Colourbox

Men politikerne har ikke givet flybranchen lov til det, da afgiftspålægninger ikke må øremærkes til bestemte formål, men skal gå direkte i statskassen.

Henrik Wenzel opfordrer politikerne til at droppe nøleriet og handle, så også flybranchen i Danmark flyver en grønnere fremtid i møde.

“Jeg forstår ikke, hvordan politikerne vil være bekendt at forhale en grøn dagsorden, som kommer fra industrien selv. Jeg har arbejdet med vedvarende energi i 40 år, og det er første gang, jeg har oplevet, at det er virksomhederne og industrien, der råber på mere handling på miljø- og klimaområdet fra politikerne. Tidligere har det jo været omvendt, siger Henrik Wenzel.

SAS har dog ikke fuldstændig parkeret den grønne dagsorden i flyhangaren. I 2019 indgik Skandinaviens største flyselskab en fælles aftale med den franske flygigant Airbus om at forske i hybrid- og elfly.

Samarbejdet mellem SAS og Airbus indebærer, at hybrid- og elfly i kommerciel trafik med op til 100 sæder kan blive en realitet om 10-15 år. Henrik Wenzel tror på, at størstedelen, hvis ikke al, indenrigsflyvning i Danmark og flere andre steder i verden, bliver med mindre elfly i fremtiden. 

Men på længere distancer er man nødt til at benytte sig af brændstoffer for at tilbagelægge store afstande. Og her bliver eFuels i form af bæredygtig e-kerosen en vigtig komponent.

Den eksisterende flyflåde er relativt ny de fleste steder i verden, og fly holder i mange år. Så når vi når frem til 2050, vil ca. 75 pct. af flyflåden stadig have brug for almindelig brændstof. På sigt kan det måske godt være 50/50, der kan flyve på el, brint og herunder hybridfly, siger han.

For omkring halvdelen af flytransporten vil kerosen stadig være nødvendig til at drive motorerne i fremtiden, vurderer Henrik Wenzel.

“Derfor er det også vigtigt, at flyselskaberne kommer ind i kampen og satser på produktionen af bæredygtig kerosen, siger han.

eFuel skal få os igennem sidste del af klimaetapen

Som både Mærsk og SAS har måtte erkende, er det ikke billigt at skifte de sorte brændstoffer ud med grønne eFuels i form af eMetan eller e-kerosen.

Men investeringen i de CO2-neutrale fly- og skibsbrændstoffer vil betale sig på lang sigt.

For mens prisen for fremstillingen af flydende brændstoffer i form af eFuels i dag er mindst dobbelt så omkostningsfuld som fremstillingen af biobrændstoffer som bioethanol, vil tingene blive vendt på hovedet om få år.

Jeg forstår ikke, hvordan politikerne vil være bekendt at forhale en grøn dagsorden, som kommer fra industrien selv. Jeg har arbejdet med vedvarende energi i 40 år, og det er første gang, jeg har oplevet, at det er virksomhederne og industrien, der råber på mere handling på miljø- og klimaområdet fra politikerne. Tidligere har det jo været omvendt.

Henrik Wenzel,
Professor ved Institut for Grøn Teknologi på SDU.

Vores analyser peger på, at eFuels bliver billigere end biobrændsler om få årtier. Det skyldes, at hovedomkostningen for produktionen af eFuels er brint og brintproduktionen bliver blot billigere og billigere med tiden, mens prisen på biobrændstoffer vil stige,” siger Henrik Wenzel.

Han spår, at eFuels vil være billigere end biobrændsel om 10-20 år. På det tidspunkt skulle vi gerne være meget tæt på at indfri målet om nul CO2-udledning.

Det kræver dog, at vi holder tungen lige i munden, når vi forhåbentligt gennemfører den første del af klimaetapen og får banket reduktionen af CO2 ned med 70 pct. i 2030, mener Henrik Wenzel.

“Hvis vi fx fjerner al CO2 ved at pumpe det hele ned i undergrunden, i havet eller pløje det ned i landbrugsjorden (også kaldet biocharging, red.), mangler vi kulstoffet til produktionen af eFuels, som skal få os det sidste stykke over målstregen i 2050,” siger han.

Flysektoren, skibsfarten, den tunge transport (lastbiler mv.) samt 25 pct. af industrien (herunder særligt producenterne af plastik) kan ikke køre på vindmøller og solceller alene – de har brug for kulstofholdige brændstoffer for at dreje hjulene rundt, forklarer Henrik Wenzel.

Hvis man virkelig satser på at ramme 2050-målet om nul CO2-reduktion, så tror jeg, at eFuels kommer til at spille en væsentlig rolle i at få barberet de sidste 30 pct. af udledningen. Men det kræver, at vi tænker os om og ikke fejloptimerer mod et 2030 mål, så vi havner i nogle blindgyder, vi ikke kan navigere os ud af igen, slutter han.