Dansk analyse: Storskala power-to-X kan true gassnettet

Det danske klimamålet for 2030 betyr omveltninger i hele det danske energisystemet. Ikke minst i det vidt forgrenede og mer enn 19.000 kilometer lange naturgassnettet, hvor husholdningene får varme til husene, næringer og bedrifter får prosessenergi og kraftvarmeanlegg forsynes med gass for produksjon av elektrisitet og varme.

Som nevnt på forsiden har naturgassforbruket gått ned siden 2004, og trenden vil fortsette mot 2030 og 2040, da all naturgass må være helt borte av klimahensyn.

På den annen side vil mer og mer biogass komme inn i rørene i fremtiden. I dag er biogassprosenten 20, og optimistiske prognoser fra industrien anslår at biogassanlegg i 2040 kan levere omtrent 50 PJ grønn energi til gasssystemet. Dette tilsvarer at hele det danske gassforbruket på den tiden ble dekket av biogass, men volummessig bare til halvparten av gassen vi bruker i dag.

Som eier og driftsleder for gassoverføringsnettet har Energinet ved utgangen av 2020 for første gang utarbeidet en analyse av behov og løsninger for overføringsnettet fram til 2040 for å omfavne endringene i forbruk og i produksjonsmønsteret for gassen .

I fremtiden vil gassproduksjon foregå desentralt fra biogassanlegg rundt om i landet i stedet for fra Nordsjøen eller via import fra Tyskland, og det er samtidig tatt hensyn til mulighetene som Power-to-X - produksjon av hydrogen- basert flytende drivstoff for transportsektoren - kan sørge for gassystemet.

Det blå scenariet

Energinet jobber med et blått og gult scenario, og av analysene er det tydelig at det er avgjørende hvilken teknologi du velger for Power-to-X.

Hvis du velger det blå, vil det være svært lite behov for gassnettet, fordi det beskriver en utvikling der utformingen av energisystemet er en konsekvens av sentral plassert og regulert fornybar energiproduksjon, og hvor storskalig havvind er hjørnesteinen i fornybar strømproduksjon.

En konsekvens av storskalig havvind er rikelig med storproduksjon av hydrogen og fornybart drivstoff - for å få indirekte elektrifisering i transport og industri. Et etablert hydrogennettverk er derfor etablert, og hydrogen antas å brukes utelukkende for eksport og for nevnte storskala produksjon av flytende fornybare drivstoff. Produksjonen skjer med hydrogen og biomasse, og gassinfrastrukturen brukes ikke i denne forbindelse.

Samtidig antas det at gassforbruket er lavt på grunn av omfattende elektrifisering og energibesparelser, og at bruken av naturgass til oppvarming er redusert med 70 prosent. allerede i 2030 og med 90 prosent. i 2040. Det gjenværende gassforbruket - omtrent 29 PJ i 2040 - styres av biogass, hvorav produksjonen vil øke til 2030, hvoretter det er nok biogass til å dekke forbruket.

Det gule scenariet

Det gule scenariet beskriver en helt annen utvikling, der utformingen av energisystemet i stedet er en konsekvens av mer lokalt lokalisert og markedsdrevet VE-produksjon fra sol- og landvind - i liten skala på villaer, boligblokker og næringsbygg, men primært i stor skala som feltanlegg, og der drivstoff til transportsektoren produseres som metanbasert gass. Havvind bidrar også til den totale produksjonen av fornybar energi, men ikke i samme grad som i det blå scenariet.

Hydrogen har en mer sentral rolle her, og det produseres og brukes lokalt til metanering av CO2 og direkte i for eksempel transportsektoren i form av såkalte Gas-to-Liquid (GtL) anlegg, og hydrogen er også brukes i industrien og for toppbelastning i kraftvarmesektoren i stedet for gass.

GtL-anlegg produserer flytende drivstoff til fly og bensin basert på naturgass eller biogass - som beskrevet i en rapport om produksjon av flydrivstoff publisert i oktober 2019 av blant annet Nordisk initiativ for bærekraftig luftfart.

Gassnettet brukes her til å samle og transportere metan til fabrikkene som produserer flytende drivstoff og ligger desentralt i områder der det er tilgang til gassnettet og fjernvarmebehov.

En beregning av de to forskjellige scenariene viser en veldig stor forskjell i gassforbruk, og dermed hvor mye gassnettet skal brukes mot 2030 og 2040.

I det gule scenariet faller gassforbruket først litt for å øke igjen til et nivå like under dagens gassforbruk (82,8 PJ), mens det blå scenariet viser en kraftig nedgang i gassforbruket helt til 2040, der det lander på 28,8 PJ - en tredjedel av gassforbruket i dag.

Siden Energinets analyseavdeling beregnet på de blå og gule scenariene, har Dansk Energibyrå oppdatert sine såkalte analyseantakelser, som er forutsetningene som Energinet må bruke i planleggingsarbeidet. Her skrev det danske energibyrået igjen ned forventningen om naturgassforbruk i 2040 med cirka 33 prosent. sammenlignet med året før: fra 66,6 PJ til 43 PJ.

I rapporten 'Game changers for PtX and PtX infrastructure in Denmark' uttaler Dansk Energi og Energinet også at biometan og Power-to-X-drivstoff som hydrogen eller annet e-drivstoff konkurrerer om det samme markedet, nemlig produksjon av transportdrivstoff. .

Samtidig er det også muligheten - som både spillvekslerrapporten og det danske energibyrået nevner i et notat - at flytende drivstoff som metanol produseres rett ved siden av biogassanleggene, og dermed trenger du ikke en gass nettverk for transport av biometan.

Metanol har en betydelig høyere markedsverdi enn metan: cirka 200 kroner pr. GJ over metan 40-50 kroner pr. GJ, og teknologiene reformerer for eksempel biogass som blir omdannet til metanol - som Topsøe har utviklet en teknologi for - eller termisk forgassing, der gassen deretter blir omdannet til diesel. Det kan også være anvendelse av den såkalte Fischer-Tropsch-prosessen på biogassen, hvorved metan kan omdannes til diesel, bensin eller flydrivstoff.

En usikker fremtid

Energianalytiker Hans Henrik Lindboe fra Ea Energianalyse mener at blant annet disse teknologiene gjør fremtiden for gassnettet usikker:

«Hva om biogassanleggene bestemmer seg for å konvertere biogass direkte til den langt mer verdifulle metanolen? Da vil de slett ikke trenge gassnettet, og dermed er økonomien i gassnettet truet, påpeker han.

Hos Energinet - som driver overføringsnett for både gass og elektrisitet og dermed har et bein i både Power-to-X- og metanleirene - forklarer seniordirektør i Green System Stine Grenaa Jensen at hun ennå ikke ser et klart svar på hvilken rolle gassnettet vil spille i fremtiden:

“Som scenariene viser, er det flere måter å gå. Vår overordnede oppgave er å sikre at den eksisterende infrastrukturen har størst mulig verdi for samfunnet, og det er det vi vil sikte mot når vi trenger å finne ut om gassnettet vil bli brukt til biogass, naturgass eller hydrogen i fremtiden. "sier hun.

Hun legger til at Energinet må være smart nok til å kunne se de ulike mulighetene, men også være klar til å velge og påta seg Energinets samfunnsansvar:

"Jeg håper at en fremtidig gassstrategi kan hjelpe oss med å avklare om vi populært jobber mot det blå eller det gule scenariet, men samtidig håper jeg at vi kan ta de riktige beslutningene og at vi må jobbe med utvikling og ikke bare avvikling av gassystemet. Begge deler er nødvendige hvis vi skal lage de optimale løsningene for grønne energisystemer for Danmark, sier hun.

Denne artikkelen ble først publisert på Ingeniøren for deres abonnenter. Den er tilgjengelig på norsk for abonnenter av Ekstra gjennom vår samarbeidsavtale.