Energibane 5: Vind, biomasse & affald til transport

 

Biomasse & affald

Biomasse & affald er i denne sammenhæng en fællesbetegnelse for halm, træ, gylle og organisk affald fra husholdninger, landbrug, skovbrug og industri.

I det vedvarende energisystem skal biomasse i mindre grad bruges til afbrænding i kraftværkerne. I stedet skal biomassen forgasses til brug i bl.a. transportsektoren, som skal være fossilfri i 2050. Det sker som klassisk biogas typisk med brug af gylle ofte tilsat div. affalds- og restprodukter.

Derudover produceres der biogas gennem termisk forgasning. Det sker med tør biomasse som flis og træpiller. Biogassen renses og konverteres til flydende og gasformige brændstoffer for at kunne bruges i transportsektoren.

Hvis ikke vi bruger biomasse & affald rigtigt, bliver vi afhængig af import af biomasse fra udlandet.

Mere information her.

x
 

Bølgeanlæg

Der er enorme kræfter i havet, og bølgekraft har potentialet til at dække en betydelig del at Danmarks energiforbrug. Men bølgeenergi er endnu på forsøgsstadiet og der ifølge Bølgekraftforeningen kun 11 aktive forsøgs-bølgeanlæg i Danmark (2016).

Bølgeenergi udnytter bølgernes toppe og dale på havet. Det sker som oftest gennem en række flydere, som driver en generator.

Flere danske virksomheder, hver med sit koncept, er i gang med at udvikle bølgekraftanlæg. Alle firmaer arbejder, i større eller mindre skala med afprøvning i rigtige havbølger, og typisk i samarbejde med universiteter og underleverandører til modeludvikling og afprøvning.

Mere information her.

x
 

Vindmølle

En moderne vindmølle udnytter ikke blot vindens tryk, den udnytter, på samme måde som en flyvemaskine, at luftstrømme skaber et undertryk på vingens bagside. Det er primært kraften fra dette undertryk, som får vingen til at rotere.

Når vingen roterer, sætter det gang i hovedakslen, som drejer kobbertråde i generatoren rundt mellem to magneter. Det er dem (deres induktion), der får generatoren til at fremstille strøm. Når generatoren kommer op på en vis elproduktion, kobles den automatisk til elnettet og strømmen sendes ud i elnettet.

Eftersom vindmøller producerer både billig og miljøvenlig strøm, så skal vi i det vedvarende energisystem bruge mere el i vores energiforbrug. Bl.a. til varme. Det vil primært ske ved hjælp af varmepumper.

En stor moderne vindmølle kan producere, hvad der svarer til ca. 7.500 husstandes årlige elforbrug. I 2015 producerede vindmøller 42,1% af det danske elforbrug.

Når det blæser meget, og der produceres mere vindenergi, end der er brug for i Danmark, så eksporteres overskydende el via store kabler til vore nabolande.

Mere information her.

x
 

Solcelle

En solcelle omsætter lysets stråling til elektricitet. Det sker bl.a. fordi solceller indeholder grundstoffet silicium.

Når solens lys rammer solcellen skabes energi, som danner en spændingsforskel, der skaber et elektrisk kredsløb.

Solceller fungerer godt sammen med vindmøller, fordi vindmøller producerer mest elektricitet om natten og om vinteren, hvor solcellers produktion er lav.

El fra solceller produceres i både store og små anlæg. De store anlæg er opstillet af f.eks. energiselskaber og fjernvarmeselskaber. De mindre, ofte private anlæg, er typisk placeret på eller ved privatboligen. Her indgår solcellerne i den private boligs energisystem, der er tilsluttet det offentlige elnet.

Flere danskere har solceller på boligen i samspil med en elbil. Producerer en privat husstand m. max 6 kW anlæg mere el end den forbruger, så sendes den overskydende el ud på det offentlige elnet til en aftalt afregningspris.

Solceller dækkede ca. 2 % af det danske elforbrug i 2015.

Mere information her.

x
 

Klassisk biogas

Biogas dannes, når våd biomasse nedbrydes af bakterier i et iltfattigt miljø. Gasproduktionen kan fremmes ved at tilføje halm, roer, slagteriaffald o.lign.

Meget af biogassen produceres i Danmark på store fællesanlæg, som modtager husdyrgødning fra landbruget og organisk affald fra industri og husholdninger. Derudover har flere store gårde i Danmark biogasanlæg, og der findes industribiogasanlæg og mange biogasanlæg på danske rensningsanlæg og losseplader.

I dag producerer Danmark, hvad der svarer til en halv procent af Danmarks bruttoenergiforbrug gennem biogas. Men ambitionen er, at produktionen skal øges væsentligt.

Biogas kan opgraderes eller konverteres til andre former for flydende eller gasformig energi, som kan indgå i andre dele af det vedvarende energisystem.

Læs mere om produktionen på et konkret biogasanlæg her.

x
 

Termisk forgasning

I Danmark har vi kun få anlæg, der producerer biogas via termisk forgasning, men teknologien vurderes at have et stort potentiale. Gassen fra termisk forgasning kaldes også for syntesegas.

Produktionen sker med tør biomasse som træflis eller træpiller. I forgasningen foretages en forbrænding af biomasse med underskud af ilt. Herved omsættes biomassen til energigasserne kulilte (CO), brint (H2) og metan (CH4). Biogassen (syntesegassen) der genereres indeholder en del tjære og støv. Derfor kan det være nødvendigt at rense gassen fra termisk forgasning inden den bruges.

Flere demonstrationsprojekter med termisk forgasning er i gang, men ifølge Energinet.dk forventes det ikke, at udbredelsen af forgasningsanlæg i Danmark bliver særligt stor før 2020.

Læs om strategien for termisk forgasning i DK her.

x
 

Brint via elektrolyse

I processen ledes strøm gennem to elektroder i vand med en positiv og negativ spænding. Spændingsforskellen medfører en ionisering af vandmolekylerne til brint (H+) og ilt (O2).

Produktionen af brint kan med fordel sættes i gang, når der er overskud af vindenergi i energisystemet, og prisen på el er lav. Dvs. når det blæser eller om natten. Den producerede brint kan bruges på forskellige måder i energisystemet.

Én af de vigtigste måder er, at den kan indgå i en hydrogeneringsproces med biogas og CO2. Hermed løses tre udfordringer for det vedvarende energisystem: Vindenergien kan lagres i brint, energisystemet balanceres, og der kan produceres VE-brændstof til transportsektoren.

Der forskes og udvikles intenst på at optimere disse processer, så de på et tidspunkt kan klare sig på markedsvilkår.

Læs om et konkret projekt med elektrolyse og vindenergi her.

x
 

Hydrogenering / opgradering

I hydrogeneringen / opgraderingen mikses brintatomer med kulstofatomer fra biogassen, og der tilsættes CO2. Mikset bliver til electro fuels - f.eks. metan eller metanol. Metan er gasformig og kan anvendes i biler ligesom metanol, der er flydende, kan tilsættes benzinen.

Metan er det samme, som det vi kender som naturgas, og kan derfor indføres i det overordnede danske naturgasnet. I takt med at produktionen af naturgas i den danske del af Nordsøen ophører, vil metan fra opgradering kunne erstatte dele af naturgassen.

Der forskes og udvikles intenst med at optimere hydrogeneringen / opgraderingen, så processen bliver mere effektiv og på et tidspunkt kan levere produkter, som kan klare sig på markedsvilkår. Men der er endnu et stykke vej.

Læs om et konkret opgraderingsanlæg her.

x
 

Electrofuels

Electrofuels er et mix af elektrolysatorer og kulstof / CO2.

Elektrofuels skal bruges i transportsektoren, hvor det ikke er muligt at elektrificere, f.eks. lastvogne, skibe og fly. De electrofuels, som transportsektoren forventes at anvende i flydende form frem mod 2050, er DME (dimetylæter) kaldet biodiesel og metanol, som er flydende metan.

Indtil videre er det kun tilladt at blande benzin med op til tre procent metanol. Man forventer, at det bliver tilladt at blande op med omkring ti procent i 2020.

Metan er i denne sammenhæng et electro fuel i gasform. Det kan med lidt tilpasning bruges som brændstof i biler og busser mv.

Mere information her.

x
 

Elnettet

Det overordnede eltransmissionsnet i Danmark forbinder de store kraftværker i ind- og udland med hinanden. Derudover er det overordnede eltransmissionsnet linket til de regionale eltransmissionsnet, hvorfra strømmen sendes videre til det finmaskede distributionsnet, der transporterer strømmen det sidste stykke ud til de enkelte husstande og virksomheder.

Elnettet i Danmark sørger også for, at strøm fra vedvarende energianlæg - primært vind og sol - kommer frem til forbrugerne.

Det overordnede net og det regionale transmissionsnet ejes via Energinet.dk af staten. Distributionsnettet ejes af lokale netselskaber.

Mere information her.

x
 

Elbil

Transportsektoren står for ca. 1/3 af Danmarks CO2-udledning.

Ved at bruge primært vindenergi som brændstof i tog og elbiler, vil denne miljøbelastning blive sænket markant. Flere elbiler vil også kunne understøtte en integration af de øgede mængder af vindenergi. Elbiler kan nemlig programmeres til automatisk at lade op, når der er meget vindenergi på markedet, og elprisen er lav. Energisystemet vil i forbindelse med ladning henholdsvis kunne tappe energi eller at lagre energi - og alligevel levere en opladet bil til den fastsatte tid.

En elbil har endnu ikke samme rækkevidde som en benzinbil, og den er også dyrere. Men udviklingen af elbiler og den nødvendige infrastruktur går hurtigt, og elbilen er tæt på at kunne konkurrere med "den fossile bil".

Mere information her.

x
 

Transport

Electro fuels skal primært bruges til den transport, som ikke kan køre på el, f.eks. visse typer af biler, lastbiler, fly og skibe.

Elektriske sporvogne, tog samt varevogne og busser skal derimod køre på el produceret på vedvarende energi - primært vindkraft. 

De fleste biler kan nemt omstilles til at køre på electro fuels i flydende form. Metanol kan hældes direkte i benzinbilerne. Til dieselbiler kan der bruges DME (dimethyleter), som via en simpel proces kan omdannes fra metanol.

I følge Dansk Gasteknisk Center kan gaskøretøjer enten bygges som gaskøretøjer fra fabrikken, eller der kan ske en konvertering af et eksisterende køretøj til gas.

Energiindholdet i 1 kg naturgas modsvarer ca. 1,5 liter benzin og 1,3 liter diesel. Hvis et kg gas koster 15 kr., modsvarer det en benzinpris på 10 kr/l. og en dieselpris på 11,54 kr/l. (gasbiler.info)

Mere information her.

x
 

CO2

I hydrogeneringen indgår CO2, som kan opsamles fra brugen af metan i elproduktionen. På den måde sker der en slags genbrug af CO2.

Mere information her.

x
 

Gasnettet

Det danske naturgasnet består af to søledninger fra Nordsøen og et gasbehandlingsanlæg (ejet af DONG). Hertil kommer et transmissionssystem og et distributionssystem.

Transmissionsledningerne fører gassen fra gasfelterne i Nordsøen til Jylland, Fyn og Sjælland. Herfra føres gassen via fordelingsledninger frem til regulatorstationer rundt om i landet, hvor trykket sænkes.

Transmissionsledningerne drives af Energinet.dk, som også ejer og driver to underjordiske gaslagre.

Distributionsledninger fører gassen fra regulatorstationerne frem til forbrugernes stikledninger og husinstallationer. Distributions- og stikledninger ejes og drives af de regionale gasselskaber. (Naturgasfakta.dk)

Gasnettet kan også modtage og distribuere opgraderet biogas. I forbindelse med opgradering omformes biogas til metan, som hermed bliver til en CO2 neutral udgave af naturgas.

Gasnettet er forbundet til vores nabolande.

Mere information her.

x
 

Flydende form

De electrofuels som transportsektoren forventes at anvende i flydende form frem mod 2050 er DME (dimetylæter) også kaldet biodiesel og metanol. Indtil videre er det kun tilladt at blande benzin med op til tre procent metanol. Man forventer, at det bliver tilladt at blande op med omkring ti procent i 2020.

Mere information her.

x
 

Gasformig

Den opgraderede biogas bliver til bl.a. metan, som er i gasform. Metan kan efter en mindre tilpasning af motoren bruges som brændstof i biler og busser mv.

Mere information her.

x

Klik på ikonerne og få mere information.

 

På sigt skal vindmøller - og i mindre grad sol og bølger - levere store mængder af energi til transportsektoren. En sektor, der ligesom det øvrige energisystem, er planlagt til at være fossilfri i 2050.

 

Elbiler

Den fossilfrie energi til transportsektoren vil blive produceret på forskellig vis. Elbiler vil primært få strøm fra vind, men elbilernes batterier skal også hjælpe til med at balancere energisystemet. Helt konkret vil det ske ved, at elbiler, der sættes til opladning når folk kommer hjem fra arbejde, kan programmeres til at være opladet til et bestemt klokkeslæt - f.eks. kl. 7 næste morgen.

I den mellemliggende periode kan energisystemet disponere over batteriet til henholdsvis at tappe energi eller at lagre energi. Det betyder, at der omkring aftensmad kan trækkes energi fra de mange bilbatterier, og når folk er gået i seng, og der er overskud af energi i energisystemet, så kan der lades /lagres energi i billbatterierne.

 

Electro fuels

Derudover vil el, primært fra vindmøller, blive brugt til at konvertere biogas til electro fuels til transport. Electro fuels vil blive skabt gennem hydrogenering - et mix af brint fra elektrolyse, biogas og CO2. Kraftvarmeværkerne vil levere CO2, og brint vil blive produceret gennem elektrolyse. 

Eftersom brinten produceres, når der er overskud af el på markedet,  vil produktionen af electro fuels også hjælpe til med at balancere energisystemet. For eksempel i situationer, hvor det blæser meget eller om natten, hvor elforbruget er lille. Med

Biogassen vil blive produceret som klassisk biogas på gylle evt. tilsat halm, roer og diverse affald fra industrien. Det kan også ske via termisk forgasning, der produceres med brug af tør biomasse som flis eller træpiller.

Electro fuels kan være metan, metanol eller DME (bio diesel). Electro fuels skal primært bruges til den transport, som ikke kan køre på el, f.eks. fly, lastbiler og skibe. Elektriske sporvogne, tog samt varevogne og busser skal køre på el produceret på vedvarende energi - primært vindkraft.

Ved at kombinere brint og biogas kan biogassen opgraderes til naturgaskvalitet (metan) og sendes ud på det landsdækkende gasnet. Det giver samlet set en effektiv udnyttelse af husdyrgødningen og biomassen. Derudover giver det mulighed for at udnytte den overskydende produktion af vindenergi, når der f.eks. er god vind.

Endelig så gør teknologien det muligt, at overskydende vindenergi kan lagres i naturgasnettet og tilhørende underjordiske gaslagre.

 

I modsætning til naturgas er biogas et CO2-neutralt brændsel. Det skyldes, at den CO2, der udledes ved forbrænding af biogas, modsvares af den mængde CO2, som planterne – der blev til grisefoder og senere gris og gylle – optog fra atmosfæren tidligere på året.

Når biogas fortrænger naturgas og andet fossilt brændsel, reduceres samfundets ophobning af CO2 i atmosfæren.

 

Mere information:

Via elektrolyse skal billig vindmøllestrøm laves til brint, som kan bruges i transportsektoren.

Electrofuels kan blive fremtidens diesel og flybrændstof

Verdens først elbilflåde leverer strøm til elnettet

Brint elektrolyse er fremtiden.

Skive bygger Danmarks første fuldskalaanlæg for opgradering af biogas.

Termisk forgasning taber kampen til biogas og naturgas (Ingeniøren)