Bæredygtig brint som ren energibærer

Produktion af grøn brint gennem integration af vedvarende energi

Grøn brint produceres, når ekstra vedvarende elektricitet, hovedsageligt fra vindmøller og solpaneler, drevet af en proces kaldet elektrolyse. Dette deler grundlæggende vandmolekyler i brint- og iltgasser, uden at der udledes direkte kuldioxid under selve processen. I forhold til traditionelle metoder, der er baseret på fossile brændsler, reducerer denne fremgangsmåde kuldioxidudledningen markant – cirka 9 til 12 kilo for hvert kilo brint produceret konventionelt. Det, der gør grøn brint så lovende som en ren energiløsning, er, hvordan den fungerer bedst i perioder med rigelig vedvarende strøm. Når elektrolyseanlæg kører på fuld ydelse i disse perioder, udnyttes ressourcerne bedre, og det hjælper faktisk med at mindske belastningen på elnettet i stedet for at øge den.

Miljømæssige fordele og potentiale for reduktion af CO₂

Ifølge International Energy Agencys rapport fra i sidste år kan overgangen til grønt brint spare omkring 830 millioner ton CO2-udledning årligt fra tung industri i midten af 2030'erne. Årsagen? Når det forbrændes, producerer det udelukkende vanddamp, hvilket gør det til et vigtigt værktøj til reduktion af kulstofaftryk i industrier som stålproduktion, kemisk produktion og skibsfart. Hvis vi faktisk lykkes med at implementere denne teknologi i stor målestok, kunne industriområder opleve en reduktion af skadelig kvælstofoxidforurening med cirka 45 procent. En sådan forbedring ville hjælpe med at opnå klimamål samtidig med at luftkvaliteten forbedres for mennesker, der bor i nærheden af disse anlæg.

Livscyklusudledning og bæredygtighedskriterier for brintproduktion

Den miljømæssige belastning af brint afhænger stort set af, hvordan den fremstilles. Undersøgelser, der ser på hele livscyklussen, viser, at grå brint produceret gennem reformation af naturgas udleder cirka ti gange så meget kuldioxid i forhold til dens grønne modstykke. Den Europæiske Union har udviklet certificeringsstandarder kaldet RFNBO for at verificere ægte grøn brintproduktion. Disse regler tjekker ikke kun om der anvendes vedvarende energikilder; de sporer faktisk tidspunkt og sted for strømfremstillingen i forhold til tidspunktet for elektrolyse. Virksomheder skal følge disse retningslinjer nøje. Ellers risikerer vi at ende med brintinitiativer, som på papiret ser rene ud, men alligevel støtter vores afhængighed af fossile brændsler bag kulisserne. Denne form for grønmaling kan underminere reel fremskridt mod bæredygtige energiløsninger.

Rollen for grøn brint i understøttelse af cirkulære energisystemer

Grøn brint spiller en stor rolle for at gøre cirkulære energisystemer mere effektive. Når der er ekstra strøm fra vedvarende energikilder som vind eller sol, omdannes den til brændstof, som kan opbevares og bruges senere i forskellige industrier eller endda genbruges til strømfremstilling. Nogle førende anlæg blander nu fanget CO2 fra biologiske kilder med denne grønne brint for at fremstille såkaldt e-metanol, hvilket i bund og grund betyder, at de forhindrer kulstof i at slippe ud i atmosfæren. Evnen til at gå begge veje er særlig nyttig til at balancere elnet, hvor mange solpaneler og vindmøller er tilsluttet. Desuden skaber processen rene materialer, som er nødvendige til produktion af blandt andet gødning og stål, uden de sædvanlige kulstofemissioner, der normalt er forbundet med disse processer.

Decarbonisering af svære-seks-sektorer med grøn brint

Anvendelser inden for stål, kemikalier og tung industri

Grøn brint tilbyder en måde at reducere CO2-udledningen i industrier, hvor omstilling til elektricitet simpelthen ikke er mulig. Tag stålproduktion for eksempel, som står for cirka 7 procent af al CO2 udledt globalt. Ved at erstatte kul med grøn brint i jernmalmreduktionsprocessen kan fabrikker nedbringe deres udledning med næsten 98 %. H2 Green Steel-projektet i Sverige har vist, at dette fungerer i praksis siden 2024. For ammoniakproduktion reducerer skift til brint produceret via elektrolyse udledningen med omkring 40 %. Også cementproducenter finder værdi, idet blanding af brint i deres brændsel formindsker både den nødvendige varme og mængden af støv. Det, der gør brint så fremtrædende, er dens evne til at håndtere de ekstreme temperaturer og kemiske reaktioner, som kræves i disse tunge sektorer, der ellers er vanskelige at rense op i.

Tværgående integration i industri og transport

Brint samler forskellige dele af vores energiverden på ganske interessante måder. Det driver store maskiner, kører de lange lastbiler, vi ser på motorvejene, og hjælper med at holde elnettet stabilt, når efterspørgslen svinger. Når der er ekstra grøn strøm fra sol- eller vindkilder, kan vi omdanne den til brint gennem en proces kaldet elektrolyse. Denne brint anvendes derefter i steder som kemiske anlæg, hvor de har brug for intens varme, eller endda i særlige tog, der kører på brændselsceller i stedet for diesel. Det afgørende? En enkelt brintpipeline er ikke kun god til én ting. Ifølge nogle nyere undersøgelser fra 2023 kunne disse rørledninger faktisk dække omkring en tredjedel af et områdes industrielle opvarmningsbehov, samtidig med at de fungerer som lagringsløsninger i perioder, hvor vindmøllerne ikke producerer nok strøm. Denne dobbelte funktion gør hele systemet langt mere effektivt end at forsøge at bygge separat infrastruktur til alt.

Case Study: Grøn Brint i Stål- og Kemiproduktion

I Tyskland lykkedes det et industriområde at reducere deres Scope 1-udledninger med knap to tredjedele på blot 18 måneder. Dette opnåede de ved at skifte fra naturgas til grøn brint til processer som stålglødning og fremstilling af methanol. Hvad gør dette endnu mere imponerende, er, at hele driften fungerer på strøm fra havvindmølleparker med en samlet kapacitet på 140 megawatt. Som resultat kan de producere cirka 9.500 ton brint om året. Denne mængde alene er tilstrækkelig til at fremstille omkring en halv million ton stål med langt lavere kulstofindhold. Set i lyset af, hvordan tingene fungerer sammen på tværs af forskellige industrier, skiller denne initiativ sig ud som et fremragende eksempel på delt ressourceanvendelse. Næsten al den resterende ilt og spildvarme genbruges et andet sted i systemet, hvor cirka 92 % genanvendes i en eller anden form inden for clusteret.

Cirkularitet i Brintteknologiens Værdikæde

Genanvendelse af kritiske materialer: Ædle metaller i brændselsceller og elektrolyseanlæg

Protonudvekslingsmembranteknologien er stærkt afhængig af ædle metaller som platin og iridium. Disse ædle metaller skaber reelle problemer for leveringskæderne, fordi reserverne er begrænsede, og minedrift har betydelige miljømæssige konsekvenser. Men når vi ser på brændselsceller og elektrolyseanlæg i slutningen af deres levetid, viser det sig heldigvis, at de fleste af disse værdifulde metaller faktisk kan genindvindes gennem genanvendelse. Ifølge nyeste data fra Circular Materials Institute fra 2023 overstiger genanvendelsesraterne 90 %, hvilket reducerer vores afhængighed af udvinding af nye råmaterialer fra miner. Endnu bedre er det, at virksomheder, som samarbejder med recyclere i lukkede kredsløb, har formået at reducere udledningen gennem hele produktets livscyklus med mellem 40 og 60 procent sammenlignet med traditionelle metoder, der udelukkende bygger på helt nye råstoffer.

Design til genbrug og udnyttelse ved levetidsslutning i brintsystemer

I dag bevæger brintsystemer sig mod modulære opstillinger, som faktisk hjælper med at forlænge udstyrets levetid ved at tillade, at dele kan genoprettes eller anvendes til nye formål. Tag elektrolysestakke for eksempel – de tages ofte fra hinanden og genbruges i mindre operationer. I mellemtiden kan bipolare plader typisk gendannes via en form for elektrokemisk polering. Der findes også en standard kaldet ISO 22734 fra 2023, som skaber bølger i industrien. Den hjælper stort set med, at forskellige komponenter kan arbejde sammen på tværs af forskellige generations infrastruktur, så ældre komponenter ikke bliver forældede, når nyere teknologi dukker op. Det er vigtigt, fordi producenter ønsker, at deres investeringer skal vare længere, uden at skulle udskifte alt fuldstændigt hvert par år.

Balance mellem PGM-minedriftens indvirkning, genanvendelsesrater og cirkulær innovation

Genbrug hjælper med at reducere behovet for nye PGM'er, men vi kan ikke se bort fra, at minedrift stadig udgør omkring 8 til 12 procent af kuldioxidaftrykket inden for brintteknologi. Ifølge International Energy Agency kan produktionen af brændselsceller tredobles indtil 2030, så udbygning af vores genanvendelseskapacitet bliver ret kritisk. Der dukker også nogle interessante muligheder op. Vi ser nu katalysatorer fremstillet af ruthenium og elektrolysesystemer, der slet ikke kræver ædle metaller. Disse udviklinger betyder mindre afhængighed af sjældne råstoffer og bringer os tættere på de mål for cirkulær økonomi, som alle taler så meget om.

Power-to-Gas og sektorintegration for integrerede energisystemer

Power-to-gas (P2G) teknologier transformerer bæredygtige energisystemer ved at muliggøre tværgående integration og netfleksibilitet gennem elektrolyse og brintbaseret lagring. Disse løsninger skaber bro mellem overskydende vedvarende el og industrielle energibehov, samtidig med at de fremmer principperne i cirkulær økonomi.

Elektrolyse og methanisering: Power-to-Gas-teknologier, der muliggør fleksibilitet

Elektrolyseprocessen bruger vedvarende elektricitet til at opdele vandmolekyler i brint- og iltgasser. Samtidig fungerer methanering anderledes ved at kombinere brint med andensteds fanget kuldioxid for at skabe syntetisk metangas. Disse teknologier bliver særlig interessante, når de drives af solpaneler eller vindmøller, for så får vi brændstoffer, der ikke udleder ekstra kulstof til atmosfæren. De fungerer især godt i industrier som luftfart, hvor det endnu ikke er praktisk muligt at skifte fuldt ud til elektrisk drift. Set i lyset af aktuelle tal kører moderne elektrolysesystemer nu med en effektivitet på omkring 75 til 80 procent. Det svarer til et stigning på cirka 15 procentpoint sammenlignet med, hvad der var muligt tilbage i 2020, hvilket hjælper med at bringe disse teknologier tættere på at blive kommercielt levedygtige løsninger for virksomheder, der ønsker at reducere deres udledning.

Brintbaseret energilagring og netbalance

Brint har en energitæthed på omkring 33,3 kWh per kilogram, hvilket gør det ret velegnet til lagring af ekstra vedvarende energi, når efterspørgslen falder. Når vindmølleparker kobles til elektrolyseanlæg med en samlet kapacitet på cirka 5 gigawatt, reduceres spildt energi med omkring 34 procent årligt i elnet, hvor vedvarende energi dominerer, som vist i forskning fra sidste år. Det betyder i praksis, at elselskaber bedre kan håndtere pludselige udsving i produktionen samt opretholde strømforsyningen uden afbrydelser, selv når dårligt vejr varer i flere dage.

Sektorintegration: Integrering af strøm-, industri- og gasnet

P2G fremmer symbiotiske relationer på tværs af sektorer: elnet leverer brint til gødningsanlæg, mens industrielt spildvarme understøtter fjernvarme. Integrerede modeller viser, at disse konfigurationer reducerer primærenergispild med 28–32 % i forhold til isolerede systemer. Hybrid-el- og gasnetværk øger også robustheden og oplever 40 % færre afbrydelses timer under ekstreme vejrforhold.

Biomasse og affald-til-brint-stier i cirkulære kulstofmodeller

Omdannelse af biomasse og organisk affald til bæredygtig brint

Landbrugsrester, madrester og endda kloakslam får nyt liv gennem forgasning og anaerob nedbrydning, der omdanner dem til brintbrændstof. Alene i Europa kunne disse teknologier håndtere omkring 60 millioner ton organisk affald hvert år og derved omdanne affald til noget værdifuldt i stedet for at lade det ligge på lossepladser. Nyere forbedringer af hydrotermiske procesmetoder betyder, at vi nu opnår bedre resultater, når vi arbejder med våde biomassematerialer, således at de bløde affaldsstrømme, som engang var problematiske, nu kan bearbejdes effektivt. Yderligere fordel er miljøbeskyttelse, da denne metode forhindrer udslip af metan, når affald nedbrydes naturligt over tid, hvilket giver god mening for enhver, der er bekymret over klimaforandringer.

Integration af brint i rammerne for en cirkulær kulstoføkonomi

Brint produceret fra affald forbinder naturlige kulkredsløb med bestræbelserne på at reducere industrielle udledninger. Når denne metode kombineres med kulstofopsamlings teknologi, resulterer det faktisk i, at der fjernes mere kuldioxid fra atmosfæren, end der udledes. Tag for eksempel lossepladser. At omdanne deres metanudledning til brugbar brint, mens CO₂ samtidig bindes, skaber det, man kalder et lukket kulkredsløb. Denne type anlæg er især nyttigt for industrier som cementproduktion, hvor de erstatter traditionelle brændstoffer i ovne. Desuden bruges den opsamlede CO₂ ikke bare til opbevaring; den anvendes aktivt til dyrkning af alger, som producerer biobrændstoffer, i stedet for at ligge uudnyttet. Dette sikrer, at kulmolekyler fortsat er aktive i vores økonomi i stedet for at akkumulere som forurening.

Sammenlignende bæredygtighed: Affaldsbaseret mod grøn brint

Væske fra affald giver umiddelbare emissionsfordele ved at genanvende affald, mens grønt hydrogen giver en langsigtet, skalerbar løsning drevet af vedvarende energi.

Fælles spørgsmål om bæredygtigt brint

Hvad er grønt hydrogen, og hvordan produceres det?

Grønt hydrogen produceres ved elektrolyse, der drives af vedvarende energi, f.eks. vindkraft eller solenergi. Denne proces opdeler vandmolekyler til hydrogen og ilt uden direkte udledning af kulstof.

Hvordan reducerer grønt brint kulstofudledningen?

Grøn hydrogen giver industrien mulighed for at reducere CO2-udledningen betydeligt ved at erstatte fossile brændstoffer med hydrogen, som kun udleder vanddamp, når det brændes.

Hvad er udfordringerne ved at bruge grønt brint?

Udfordringerne omfatter behovet for ny infrastruktur for vedvarende energi, certificeringsstandarder for at sikre en virkelig grøn produktion og styring af forsyningskæder for ædle metaller, der anvendes i brintteknologi.

Kan brint virkelig være bæredygtig på lang sigt?

Ja, især hvis det kombineres med genanvendelse og økonomiske kredsløb for at minimere brugen af nye materialer og sikre, at levetiden for komponenter i brintteknologi er bæredygtig.