Positive: Eon håper forskningsprosjektet kan bidra­ til å løse flokene den tyske energi­revolusjonen Energiewende forårsaker. (Bilde: Jannicke Nilsen)

ENERGIEWENDE

Hydrogen fra tysk vindkraft kjøres inn i gassnettet

Uortodokse metoder prøves ut for å lagre store mengder fornybar energi.

BRANDENBURG: – Dette er et forsknings- og et demonstrasjonsanlegg. Her bruker vi vindkraft for å produsere hydrogen, som vi igjen injiserer i naturgassnettet. Lykkes vi med prosjektet, kan vi i framtiden lagre store overskuddsmengder av fornybar energi i den eksisterende infrastrukturen for naturgass, sier Klaus Peter Roettgen, leder av Eons innovasjonssenter for energilagring.

I Norge lever fortsatt håpet om at vannkraftnasjonen Norge en gang kan bli leverandør av balansekraft og fungere som Europas grønne batteri når solen går ned og vinden stilner på kontinentet.

Samtidig er det tyske ingeniørmaskineriet i full gang med å finne egne løsninger for Energiewende, den nødvendige energirevolusjonen tyskerne må igjennom når alle landets kjernekraftverk skal fases ut innen 2022.

Flere selskaper jobber for å utvikle ulike metoder for å lagre overskuddet av den kraftig økende produksjonen av sol- og vindkraft. (se grafer). Andelen fornybar energiproduksjon har allerede, med solid hjelp av feed-in-tariffer, passert 20 prosent. Fagfolk snakker om at smerteterskelen er nådd. Nå må det utvikles løsninger for fleksibel kraft og lagringskapasitet før utviklingen skaper enda større problemer i nettet.

Les også: Nytt vindu kan generere strøm

Tidligere testet i Norge

Knappe to timer øst for Berlin, i vindturbintette Brandenburg nær den polske grensen, ligger Falkenhagen. Her, like ved en av regionens svært mange vindkraftverk, har energikonsernet EON stasjonert et av flere forskningsprosjekter de håper kan bidra til å løse problemene de store mengdene med fornybar energi forårsaker. Og som bare vil eskalere i framtiden om Tyskland skal oppfylle målet om 80 prosent fornybar energiproduksjon i 2050.

– Vi befinner oss i et område med mange vindkraftverk som leverer langt mer enn etterspørselen i regionen. Samtidig har vi begrensninger i nettet. En måte å løse problemet er å bygge mer nettkapasitet, men det tar tid og det kan heller ikke alltid være løsningen, sier Roettgen.

Til en prislapp på drøyt 40 millioner kroner har Eon bygget pilotanlegget som baserer seg på velkjent teknologi til hydrogenproduksjon, såkalt alkalisk vannelektrolyse. Konseptet kan minne om Norsk Hydros vind- og hydrogenprosjekt på Utsira, hvor overskuddskraft fra vindturbinene ble brukt til å produsere hydrogen fra vann gjennom elektrolyse, som ble lagret i trykktanker.

Les også: Det skal bli enklere å få betalt for å produsere solkraft hjemme

Injiseres: Norsk-tysk handelskammer opplever stor interesse for tyske Energiewende om dagen. Gassen har et trykk på rundt 45-55 bar. Jannicke Nilsen

36 ganger så stort

Men der elektrolysøren på Utsira hadde en makskapasitet på 10 normalkubikkmeter hydrogen (0,887 kg), skal EONs pilot etter planen produsere 36 ganger så mye, cirka 770 kilo hydrogen per døgn. Anlegget i Falkenhagen består av seks identiske containerbaserte elektrolyseanlegg, som produserer hydrogen ved hjelp av vann fra springen.

2 MW vindkraft og 360 liter springvann kreves for å produsere 360 kubikkmeter hydrogen. Gassen har et trykk på 10 bar, men komprimeres før den injiseres inn i naturgassnettet, som har et trykk på rundt 45-55 bar.

Anlegget har en virkningsgrad på mellom 54 og 58 prosent, beregnet fra de mottar vindkraften til de kjører hydrogen inn i gassnettet. Det er Eon godt fornøyd med.

– Det er mer enn vi håpet på. I vår situasjon er hver ekstra prosent fornybar energi vi får utnyttet bedre enn å måtte stanse vindturbinene, sier Roettgen.

– Hvor mye hydrogen er det tillatt å injisere i gassnettet?

– I øyeblikket pågår det en vitenskapelig diskusjon om dette. For å være på den sikre siden har vi begrenset injiseringen til inntil to prosent. Det kommer an på mottakeren i den andre enden. Bensinstasjoner som for eksempel selger CNG til biler har foreløpig en maksgrense på 2 prosent etter krav fra leverandøren, forklarer Roettgen.

– Hva er risikoen ved å injisere hydrogen i gassnettet?

– Europeiske land, også Norge, har lang erfaring med å håndtere gass. Spesielt kjemisk industri har brukt hydrogen i over 100 år. Det er et spørsmål om profesjonell håndtering. Dette er ikke nye ideer. Vi overfører bare eksisterende teknologi til annen type bruk. Denne gangen i energisystemet. Likevel, hydrogen må håndteres med respekt. Derfor følger vi strenge HMS-kriterier, sier Roettgen.

Les også: Her er komfyren som forsyner en hel enebolig med varme

50 hertz

Enorme volumer

Det statlige selskapet Germany Trade & Invest anslår at potensialet for lagring i naturgassnettet er hele 200 TWh.

– To prosent hydrogenvolum høres lite ut, men det i seg selv vil levere en lagringskapasitet på høyde med terawattimer per år. Det er virkelig stort, sier han.

For å øke energilagringspotensialet er såkalt metanisering av hydrogenet en del av forskningsplanene.

– Da tar vi hydrogenet og produserer metan ved hjelp av CO2, og vi unngår restriksjoner i gassnettet. Vi må selvfølgelig igjen vurdere energieffektivitet og lønnsomhet, men til syvende og sist har vi den samme utfordringen. Vi trenger teknologi som kan hjelpe oss å implementere store mengder fornybar energi i energimiksen, sier Roettgen.

Eon har hatt stor pågang fra ulike aktører som vil besøke pilotanlegget i Falkenhagen. Norsk-tysk handelskammer opplever på sin side så stor interesse for tysk energipolitikk og Energiewende at de i oktober arrangerte studietur til Tyskland.

Forskningsleder ved Institutt for energiteknikk og prosjektleder ved Hynor Lillestrøm, professor Øystein Ulleberg, var blant dem som fikk plass. Han mener konseptet Eon nå demonstrerer ikke kan være en del av den endelige løsningen for Tyskland, før langt mer kostnads- og energieffektive elektrolysører blir utviklet.

Les også: Solfangere danket ut varmepumpe i testhus

Tester lagringsteknologi: Det tyske energikonsernet Eon har for første gang injisert hydrogen produsert av vindkraft inn i naturgassnettet via dette kraft-til-gass-anlegget i Falkenberg. Tanken er å bruke overskudd av fornybar energi til å øke fornybarandelen i gassnettet. Eon utreder nå hvorvidt en slik verdikjede kan stables på beina økonomisk, juridisk og politisk. Jannicke Nilsen

– Midlertidig løsning

Ulleberg peker også på behov for mer effektive løsninger for metanisering før konseptet kan bli vellykket.

– Jeg tror dette er en midlertidig trend. Hydrogen er høyverdig energi på linje med elektrisitet, og å bruke dette til å lage metan rimer ikke. Kraft-til-gass er en trend i Europa akkurat nå, men personlig er jeg kritisk til å bruke elektrolyttisk produsert hydrogen, ren, fin og tørr, og blande det inn i naturgass.

På den andre siden kan prosjektet øke produksjonskapasitet for hydrogen, som i stedet kan brukes blant annet til drivstoff til biler. Prosjekter som dette kan også føre til at det utvikles en ny generasjon med vannelektrolysører, og det er bra, sier Ulleberg.

Professor i gassteknologi ved Universitetet i Stavanger, Mohsen Assadi, mener Eon er avhengig av at mange, også naboland tar i bruk teknologien, dersom "fornybar gass" skal ha en framtid.

– Som Eon selv sier, dette er et storskala eksperiment. Men det er viktig at landene rundt ser hvilke problemer Energiewende innebærer, hvor store investeringer det krever og hvor mye det engasjerer folk. Problemene kan ikke bare løses i Tyskland, de må få med seg Vesten og europa, mener Assadi.

Les også: Vil bygge kraftverk for å dempe flommen

Tyskland forventer stor vekst i utvikling av fornybar energi  de neste 40 år.
Tyskland forventer stor vekst i utvikling av fornybar energi de neste 40 år. 50 hertz

Trenger økt fleksibilitet

Zeros avdelingsleder for fornybar energi, bygg og landbruk, Einar Wilhelmsen, tror på hydrogen som en av klimaløsningene, men peker på at det i mange land vil være større interesse for hydrogen som drivstoff, fordi dette er priset høyere enn varme.

– Prosjektet er spennende, Det viser at Energiewende ikke bare dreier seg om å bygge solceller, men også handler om å ta i bruk nye teknologier på produksjons- og lagringssiden. Og når det kommer til virkningsgraden på 55 prosent, så minner jeg om at effektiviteten i et klassisk kullkraftverk er 30-35 prosent, sier Wilhelmsen.

Med Energiewende gjennomgår Tyskland store endringer i energiforsyningsstrukturen. Arndt von Schemde, kraftmarkedsanalytiker for Vest-Europa i Thema consulting group, sier Eons hydrogenteknologi kun er en liten brikke i energipuslespillet Tyskland må legge framover. 

– Hydrogenteknologien dreier seg om lagringskapasitet, men Tyskland trenger på lengre sikt generelt mer fleksibilitet for å gå over til et fornybart energisystem. Som vannkraft i Alpene, etterspørselsfleksibilitet, eller gassturbiner som kan kjøres raskt opp og ned etterhvert som energiforbruket krever det. Også de planlagte utenlandskablene til Norge kan være er en del av denne pakken, sier von Schemde.

Les også:

– At strøm ikke skal brukes til oppvarming, er religion for ingeniørene  

Nesten ingen vet hva en smart strømmåler er

«Gassdrevne varmepumper bør av miljøhensyn likestilles med elektriske»