PtX i hovedstadsregionen – hvad er mulighederne?
Power-to-X kan potentielt spille en stor rolle i hovedstadsområdets grønne omstilling – men det kan blive en udfordring at finde fysisk plads til anlæggene. Det viser en ny analyse, som tænketanken Grøn Energi og Aalborg Universitet har foretaget for Region Hovedstaden.
Power-to-X-anlæg (PtX) er spået en central rolle i den grønne omstilling og er en væsentlig grund til, at der skal etableres langt mere elproduktion fra sol- og især vindkraft i Danmark sammenlignet med i dag.
I 2050 forudsiges, at PtX årligt vil bruge cirka 140 TWh el. Til sammenligning er Danmarks årlige elforbrug i dag cirka 35-40 TWh. Potentielt vil det skabe op imod 28 TWh overskudsvarme, hvilket svarer til næsten 80 pct. af fjernvarmens samlede årlige leverance på 36 TWh.
Det er imidlertid ikke givet, at PtX-anlæggene etableres, så overskudsvarmen kan udnyttes. Meget tyder på, at kun en meget lille del af overskudsvarmen vil finde vej til fjernvarmen og kunne bidrage til at omstille fjernvarmen mod mere elektrificeret produktion og dermed over tid begrænse biomasseforbruget og fortrænge den lille rest af fossile brændsler, der er tilbage i fjernvarmen.
PtX-teknologier spiller en stadig vigtigere rolle i overgangen til en bæredygtig energiforsyning. PtX refererer til processer, hvor elektricitet fra vedvarende energikilder (såsom sol og vind) bruges til at producere brint, metanol, ammoniak eller andre brændstoffer. Disse brændstoffer kan derefter anvendes i transportsektoren, industrien eller som energilager.
Placeringen af anlæg er vigtig
Region Hovedstaden, Aalborg Universitet og fjernvarmens tænketank Grøn Energi har i foråret 2024 færdiggjort et projekt om mulighederne for PtX-anlæg i Region Hovedstaden.
De store spørgsmål har blandt andet været:
- Hvor meget PtX er der plads til i regionen?
- Hvor kan anlæg reelt placeres?
- Er der nok grøn strøm, nok vand og nok biogene CO2-kilder til at realisere PtX-fabrikker?
- Er der en positiv symbiose med fjernvarmen i form af overskudsvarme?
Samspillet mellem adgang til rigelige mængder grøn strøm, egnede CO2-kilder, rent vand, hensynet til eksisterende infrastruktur (veje, boliger etc.) og mulighederne for at levere overskudsvarme til lokale fjernvarmenet gør, at Power-to-X-anlæg er vanskeligt at placere i byerne.
Det vil derfor være vanskeligt at finde plads til anlæggene, som også fylder en del – et anlæg på 500 MW (som vil være et mindre PtX-anlæg) fylder, hvad der svarer til fodboldanlægget Parken i København. Så PtX-anlæg skal placeres klogt, hvis der skal være succes med den nye teknologi.
Kortlægning af mulighederne
Derfor tog Region Hovedstaden i 2021 initiativ til at få kortlagt, hvor PtX-anlæg bedst kunne placeres i regionen, og gav opgaven til Grøn Energi og Aalborg Universitet.
Projektpartnerskabet indledte en større redegørelse med avanceret GIS-modellering af, hvor PtX ville kunne placeres geografisk, og en energisystemanalyse af, hvordan udnyttelsen af overskudsvarme fra PtX ville påvirke den lokale fjernvarmeproduktion – særligt i forhold til at fortrænge fossile brændsler og biomasse i fjernvarmen.
De væsentligste faktorer i analysen for simulering af, hvor PtX-anlæggene kan placeres, er primært adgangen til grøn el, sekundært tæt placering på et lokalt fjernvarmeselskab. Tre af placeringerne er i Storkøbenhavnsområdet i form af Amager, Avedøre og Glostrup, mens de fire øvrige findes i den nordlige del af regionen, nemlig i Frederikssund, Helsingør, Hillerød og Hørsholm.
25 pct. af overskudsvarmen kan udnyttes
Projektet viser, at det er muligt at udnytte omkring 25 pct. af overskudsvarmen fra PtX i Hovedstadsregionen i 2030 via fjernvarme.
I 2045 vil tallet dog falde, idet adgangen til biogent CO2 vil dale til 8-13 pct., blandt andet fordi produktionen af CO2 fra biomasseværker, som er det nødvendige ”føde” for fremstilling af metanol, forventes at falde.
Et eventuelt kommende PtX-anlæg ved Avedøre har et teoretisk potentiale på op imod 93 hektar og kan blive det største af de syv. Anlægget ved Frederiksværk er det mindste med sine blot tre hektar.
Metode i projektet
I hovedstadsregionen er antagelsen, at PtX-anlæg vil kræve adgang til CO2, så brinten kan forædles til metanol og evt. videre til f.eks. kerosene.
Først kortlægges de nuværende CO2-punktkilder ved hjælp af Energistyrelsens Energiproducenttælling fra 2021 og European Pollutant Release and Transfer Register fra 2022. Samlet årlig udledning af CO2 (inklusive biogen) er 7,5 Mt CO2.
Der er hovedsageligt tale om biogent CO2 fra fjernvarmeværker. Kun punktkilder over 0,01 Mt/år tages i betragtning. Udfordringen i fremtiden er, at når overskudsvarme fra PtX-fabrikkerne udnyttes til at fortrænge biomassen i fjernvarmen, vil tilgængeligheden af CO2 også falde mærkbart i fremtiden. Det betyder, at PtX-fabrikkernes potentiale i hovedstadsregionen, ifald overskudsvarmen skal afsættes, derfor også vil være begrænset.
Udvidelser af fjernvarmen
Der er i projektet også regnet med udvidelser af fjernvarmen med udgangspunkt i de politiske planer om at omstille individuelle naturgasfyrede boliger til fjernvarme. Som datagrundlag for fjernvarmeforsyningsområderne anvendes en kombination af data fra Plandata.dk, fjernvarmeselskabernes egne planer og Varmeplan Danmark 2021.
Varmebehov i nuværende områder og udvidelser er estimeret ud fra Det Danske Varmeatlas (2022-data), der omfatter skøn over varmebehov for alle bygninger i Danmark.
Det er Aalborg Universitets antagelse, at 90 pct. af det samlede behov i hvert område vil tilslutte sig fjernvarme frem mod 2030. Det er tale om store udvidelser. Varmebehov i 2020-områderne anslås til cirka 13 TWh, og der forventes cirka 2 TWh ekstra i 2030.
Tilgængelige CO2-kilder og placering af anlæg
Dernæst vurderes tilgængelige CO2-kilder i regionen. Vurderingen er baseret på ændringer i alle fjernvarmesystemer og kortlagt for to forskellige scenarier for det storkøbenhavnske fjernvarmesystem efter arbejdet i ”Fremtidens Fjernvarmeforsyning i Hovedstadsområdet (FFH50).
Dette projekt tager udgangspunkt i FFH50’s biomassescenarie og i dets elscenarie. I bioscenariet er potentialet for CO2 cirka 6,8 mio. tons, mens det naturligvis er lidt mindre i FFH50’s elscenarie – 4,7 mio. tons CO2, hvor biomassen fylder mindre.
Herefter er der fundet ni mulige lokationer for placering af PtX-anlæg (syv inden for Region Hovedstaden), idet der er taget hensyn til infrastruktur (veje, boliger etc.), hvor der ikke kan bygges PtX.
PtX-anlæg fylder en del
Projektet estimerer, at et PtX-anlæg vil optage et areal svarende til 0,3-0,5 km2/Mt CO2. Med en tilsvarende elektrolysekapacitet på 1.100-1.300 MWe pr. Mt CO2 giver dette et arealbehov på omkring 0,03 ha pr. MW elektrolysekapacitet. Bemærk, at arealet ikke inkluderer bufferzoner til beboelse. Figur 3 herunder viser arealkravet for forskellige størrelser PtX-fabrikker i forhold Parken i København. Bare nogle hundrede MW i størrelse på PtX vil kræve mindst et lige så stort arealbehov som Danmarks nationalstadion.
DENNE ARTIKEL ER TIDLIGERE BRAGT I MAGASINET FJERNVARMEN JUNI 2024.
Jesper Koch
Strategisk udvikling
Sektorintegration og energieffektivitet
Mobil: +45 29 25 29 48
E-mail: jko@danskfjernvarme.dk
Hvor meget overskudsvarme kan integreres i de syv områder?
Overskudsvarme fra PtX-anlæg kan findes forskellige steder i anlæggene og afhænger af typen af PtX-anlæg.
De tre største kilder til overskudsvarme er:
- Elektrolysen til at producere brint
- CO2-fangstanlægget til at opsamle CO2
- Reaktoren inkl. destilleringen til at omdanne brint og CO2 til brændsel
Det er disse tre kilder, som benyttes i analyserne.
I 2030 antages disse samlet at give cirka 0,7 MWh overskudsvarme for hver produceret MWh metanol, hvor cirka 60 pct. er ved 60 °C, og cirka 40 pct. er ved 50 °C. I 2045 antages det at falde til cirka 0,6 MWh overskudsvarme pr. produceret MWh metanol, hvoraf cirka 65 pct. er ved 60 °C, og cirka 35 pct. er ved 50 °C. Grunden er forventning om en forbedring af virkningsgrader for især elektrolyseanlæg.
PtX-anlæg ved de syv placeringer overføres til energisystemmodellering, hvor de tilkobles de nærmeste fjernvarmesystemer. Både fjernvarmesystemerne og PtX-anlæggene simuleres samlet, og deres drift bliver derfor samoptimeret for hver time i EnergyPRO. Korttidslagre er inkluderet for fjernvarme, CO2 og brint, og elektrolysekapaciteten sættes med en kapacitet, så anlæggene kan drives fleksibelt i forhold til elpriser og nettariffer.
Hvis alle syv anlæg bygges til deres fulde potentiale, og deres drift ikke påvirker hinanden, så kan der produceres 12-17 TWh metanol/år i 2030. Der er stor forskel på, hvor meget metanol der vil kunne produceres ved hver placering, hvor især placeringerne ved Amager og Avedøre potentielt kan resultere i store mængder metanol.
Den udnyttede andel af potentialet svarer til 30-42 pct. af det teoretiske ved de syv placeringer i 2030 eller cirka 28 pct. af den estimerede fjernvarmeproduktion i regionen i 2030, som det fremgår af figur 4.
Der er også regnet på situationen i 2045. Her er CO2-kilder væsentligt mindre. Det betyder et mindre potentiale for overskudsvarme. Den udnyttede andel her svarer til 52-67 pct. af det teoretiske ved de syv placeringer i 2045 eller 8-13 pct. af den estimerede fjernvarmeproduktion i regionen i 2045.
Skriv kommentar