Et grønt system for syntetisk gas kan være løsningen, når Danmark i 2050 skal klare sig uden fossile brændsler og med fem gange så meget vindkraft i elsystemet som i dag - sådan som klimakommissionen har foreslået det i sin rapport fra september sidste år.

I længden kan elbiler, varmepumper og fjernvarme samt kraftige udlandskabler nemlig ikke alene klare at integrere vindkraften, konkluderer Energinet.dk i en ny rapport, og derfor kunne et grønt gassystem være en mulighed. Syntetisk, grøn gas fremstilles via brint og elektrolyse af billig vindmøllestrøm - og af forskellige typer biomasse via forgasning. Også opgraderet biogas kan fødes ind i det grønne gassystem.

Fidusen ved et gassystem er, at man får en energikilde, der nemt kan både lagres i de eksisterende gaslagre og efter behov kan sættes til at drive spidslastværker i ugevis i tilfælde af vindstille. Det forklarer civilingeniør Anders Bavnhøj Hansen fra Strategisk Planlægning i Energinet.dk:

»De næste 20 år vil der ifølge vore beregninger være god samfundsøkonomi i at bygge flere kabler til Norge og udveksle vind og vandkraft, men på sigt vil det forbedre forsyningssikkerheden - og forhandlingspositionen over for udlandet - at vi kan spille på flere heste og også selv kan lagre den overskydende vindmøllestrøm til stille perioder. Det er det grønne gassystem et godt og billigt bud på.«

Rummer fem timers vindkraft

Ifølge Anders Hansen er det klimakommissionens udmelding om et ambitiøst vindscenarium uden særlig meget biomasse, som har fået Energinet.dk - der har ansvaret for forsyningssikkerheden med gas og el i Danmark - til at dykke mere ned i dette scenarium og dets systemmæssige udfordringer.

Her har man for første gang set på, hvad elbiler, varmepumper og fjernvarme egentlig kan byde på af lagermuligheder for vindstrømmen - og fundet ud af, at det ikke alene kan klare opgaven på lang sigt.

For elbiler gælder det, at de kan balancere elsystemet i op til ét døgn, men at 1,5 mio. elbiler kun kan lagre 30-50 GWh strøm, hvilket svarer til, at alle vindmøllerne producerer på fuld tryk i to til fem timer. I praksis vil konverteringstabet betyde, at der kommer lidt mindre strøm tilbage i systemet, når elbilerne skal afgive strøm.

For de individuelle varmepumper i det åbne land er lagerpotentialet endnu mindre - 10-30 GWh - og de kan bidrage med fleksibilitet i elsystemet på op til døgnbasis.

Gaslager billigst

Varmepumper i fjernvarmesystemet kan - ved udbygning med store varmelagre - opsuge 500-1.000 GWh som varme, hvilket svarer til en til to uger med blæsevejr og høj elproduktion.

Det helt store lagerpotentiale har dog det skitserede grønne gassystem. Det kan, ved brug af de eksisterende gaslagre i Danmark, lagre helt op til 11.000 GWh, hvis der er tale om methan og omkring 3.000-4.000 GWh, hvis man vælger at lagre brint fra elektrolysen direkte (brint har en lavere energitæthed pr. volumenenhed end methan).

Man har også sat pris på de forskellige lagringsteknologier, som ifølge Anders Bavnhøj Hansen alle er nødvendige for at kunne indpasse vindkraften. Her er gassen svær at konkurrere med: Investeringsprisen i disse lagre er 1 krone pr. kWh methan (kun selve lagerdelen), mens varmelageret tilsvarende koster 3-7 kroner pr. kWh varme. I den helt dyre ende finder vi store vanadium-batterier, som blandt andre Risø tester. De koster mellem 200 og 600 kroner pr. kWh i investering, men disse batterier kan være interessante som døgnlager. Som sæsonlager vil de være meget dyre.

Anders Bavnhøj Hansen understreger dog, at der er en lang række teknologiske forudsætninger, som skal være på plads, før scenariet kan blive en økonomisk og teknisk realitet.

Forudsætninger, som handler om at få markedsmodnet og effektiviseret brændselsceller til både transport og elproduktion, som kan køre på både brint, methan, methanol og DME (dimetyleter).

Det handler om at få effektiviseret elektrolysen, som skal omdanne vindmøllestrøm til brint eller syntesegas. Og det handler om at modne såvel katalyseprocessen (der omdanner syntesegas til methan, methanol eller DME) som forgasning af biomasse, så processerne kan køre i stor skala. Også lagring af brint i de eksisterende gaslagre skal undersøges.

Ifølge rapporten er virkningsgraden fra el til brint i dag typisk på 70 pct., men forventes at blive forøget til 80-85 pct. frem mod 2020. I den seneste strategi fra Brint og Brændselscellepartnerskaber er målsætningen at nå 90 pct. i systemvirkningsgrad (inklusive varme) i 2018.

Elforbruget skal stige

Forudsætningen for, at det skitserede vindscenarie med gasbuffer kan hænge sammen og forsyne Danmark med grøn energi i 2050 til en rimelig pris, er en kraftig reduktion i energiforbruget. Ifølge Energinet.dk skal det ikke ske ved, at vores komfortniveau falder eller ved, at vi for eksempel skal køre mindre i bil, men i stedet ved, at vi høster effektiviseringsgevinsten i at elektrificere først og fremmest transportsektoren og også dele af industrien. Simpelthen fordi en elmotor er langt mere effektiv end en forbrændingsmotor.

Således forventes elforbruget at stige fra dagens cirka 40.000 GWh til det dobbelte, 80.000 GWh. Mens bruttoenergiforbruget skal falde til to tredjedele af dagens forbrug.

»Hvis scenariet skal realiseres, kræver det stor fleksibilitet i elforbruget til især varme og i transportsektoren, og her er et intelligent elsystem en nøglebrik,« siger Anders Bavnhøj Hansen.

Professor på Institut for Kemi-, Bio- og Miljøteknologi ved Syddansk Universitet, Henrik Wenzel, kalder vind/gas-sporet for en meget robust og langtidsholdbar løsning:

»Ved at forgasse biomasse og bruge gasnettet som lager for både syntesegas og brint fra elektrolyse får man et fantastisk robust udgangspunkt for senere at producere forskellige grønne brændstoffer - alt efter hvilken teknologi, der viser sig at være mest effektiv,« siger han.

Dokumentation

Læs rapporten fra Energinet.dk om energilagring i gasnettet