Naturgas bliver anset for at være en renere energikilde end olie og gas. For det første producerer afbrænding af naturgas ingen giftig aske eller andre skadelige partikler, og for det andet gør forholdet mellem kulstof og hydrogenatomer i metans kemiske struktur at forbrændingsproduktet i højere grad er vand og i mindre grad CO2, den primære drivhusgas gas bag global opvarmning.
Typisk ser man tal i omegnen af 25 procent mindre CO2 per energienhed end olie og 45 procent mindre end kul.
Læs også: Mere biogas, mere metan: 80 gange så slemt som CO2, men stadig intet modsvar fra regeringen
Dette idealiserede billede er de seneste år blevet fremhævet igen og igen, særligt i forbindelse med brug af naturgas som en ”overgangsteknologi” i forbindelse med den grønne omstilling.
I nogle anvendelser vil der dog ikke være en besparelse i udledte drivhusgasser ved skift fra olie til gas; et faktum som er totalt fraværende i den politiske debat, men som er velkendt inden for den branche, der beskæftiger sig med fossile brændsler, store motorer og industriel røggasrensning.
Motorer forbrænder ikke optimalt
Rasmus Lykke Mortensen er Ph.d.-studerende ved Institut for Kemi ved DTU.
Har udgivet Recent advances in complete methane oxidation using zeolite‐supported metal nanoparticle catalysts
Problemets kerne er, at forbrændingen i en motor sjældent er 100 procent komplet. Dette er i særlig grad sandt for motorer, der forbrænder flydende naturgas (LNG). Et eksempel er de såkaldte LNG carriers, der sandsynligvis vil spille en endnu større rolle fremover for blandt andet Danmark.
Vi skal nemlig til at købe vores naturgas fra producenter, der ikke har mulighed for at transportere i gasledninger som Nord Stream 2 og derfor sejler gassen frem, hvor den skal bruges. Metanmolekylerne som udgør størstedelen af gassen er overraskende stabile og dermed svære at antænde.
Et artikelformat i Ingeniøren og Teknologiens Mediehus' øvrige medier, hvor forskere og specialiserede fagfolk – nøgternt – formidler og forklarer en specifikt teknisk eller naturvidenskabelig problemstilling samt ny viden om tilhørende løsninger. Formålet er at give vores læsere mere viden om forskning og udvikling inden for deep tech eller deep science ved siden af den journalistiske behandling af tekniske problematikker. Faglig talt kan indeholde faglige vurderinger, men er fri af partipolitiske synspunkter. Se andre artikler i kategorien her.FAGLIGT TALT
I kroge og sprækker af forbrændingskammeret vil enten temperaturen eller blandingsforholdet mellem luft og brændstof være utilstrækkeligt til antændelse, hvilket resulterer i at op til fire procent af metanen ikke forbrænder. Dette er et bemærkelsesværdigt tal, da motorerne allerede har gennemgået årtiers optimeringer for at forbedre effektiviteten.
Metan har et potentiale for global opvarmning, som er mange gange større end CO2. Det officielle tal GWP100 = 27,9 udtrykker at 1 kg metan vil forårsage 27,9 gange mere global opvarmning end et kilo CO2 over en periode på 100 år.
Her er beregningerne
Det tilsvarende og muligvis mere relevante tal for en 20-årig periode er 81,2. Tallene på vægtbasis er imidlertid ikke så praktiske at anvende i forbindelse med forbrændingsreaktioner, da metan og CO2 ikke vejer det samme.
Da et kilo metan indeholder cirka 2,75 gange så mange molekyler som et kilo CO2 kan der konverteres som følgende: GWP100M = 10,2 og GWP20M = 29,6. Altså at et molekyle metan forsager 10,2 og 29,6 gange så meget global opvarmning som et molekyle CO2 hhv. Den store tidsafhængighed skyldes at metan nedbrydes i atmosfæren efter gennemsnitligt 12 år hvorimod CO2 forbliver i århundreder.
Læs også: Dan trækker i land: Danmark når ikke international metan-målsætning
Fra langt størstedelen af de skibsmotorer der i dag kan sejle helt eller delvist på LNG, eller nemt omstilles til at kunne det, forventer man i omegnen af 3 procent metanudslip. En simpel udregning kan altså vise konsekvensen ved at skifte fra fyring med olie til gas, hvor CO2-ækvivalenter (CO2e) bruges som mål for den samlede drivhusgaspåvirkning:
Fyring med olie = 1 CO2e (index)
Ved brug af GWP100: 0,75 * (0,97 + 0,03 * 10,2) = 0,96 CO2e
Ved brug af GWP20: 0,75 * (0,97 + 0,03 * 29,6) = 1,39 CO2e
Ingen løsning på markedet
0,75 repræsenterer den 25 procent besparelse i udledt CO2, der tilskrives naturgas relativt til olie. 0,97 repræsenterer andelen af naturgas der omdannes til CO2 ved forbrænding. 0,03 repræsenterer andelen af uforbrændt metan. Det ses altså, at der over en 100-årig periode stort set ingen besparelse er ved et skift til naturgas.
Man kan argumentere for at en 20-årig periode er mere relevant at anskue end en 100-årig periode, da stort set alle internationale klimamålsætninger arbejder med tidsrammer på 10 til 30 år. Hvis der regnes på en 20-årig periode, er konsekvensen af et skift fra olie til naturgas 39 procent højere udledning af drivhusgasser. Der arbejdes i den kemiske industri på teknologi, der kan fjerne uforbrændt metan, men ingen løsning er på markedet endnu, trods nylige fremskridt.
Fænomenet metanudslip gør sig gældende for en lang række naturgasfyrede forbrændingsmotorer til skibsfart, energiproduktion og vejtransport (biler, busser, lastbiler osv.). Naturgas er altså kun et mindre klimabelastende alternativ til olie, hvis det sikres at den applikation, hvor det bruges ikke har utilsigtede udledninger af uforbrændt metan.
