Elsam har formuleret et bud på en vision for den samlede danske energisektor. Visionen har arbejdstitlen "Fra benzin til VEnzin".

Transkript

1 NOTAT Elsam Kraft A/S 26. august 2004 Vor ref.: NH/BLU Version: 1 VEnzin-visionen - en kortfattet beskrivelse Elsam har formuleret et bud på en vision for den samlede danske energisektor. Visionen har arbejdstitlen "Fra benzin til VEnzin". Visionen indebærer en omstilling af den danske energisektor fra en fokusering på samproduktion af el og varme til en samproduktion af el, varme og transportbrændsler. I forbindelse hermed introduceres et nyt brændsel, der foreløbig kaldes VEnzin. VEnzin er benzin tilsat ethanol (almindelig sprit) og/eller methanol (træsprit), hvor begge dele er fremstillet ud fra vedvarende energi. VEnzin kan umiddelbart anvendes i transportsektoren. Visionen betyder følgende: - at transportsektoren får vedvarende energi som et element i energiforsyningen. - at transportsektoren bliver mindre afhængig af olieimport. - at der skabes mange danske arbejdspladser. Visionen gavner Elsam, Haldor Topsøe, vindmølleindustrien, landbruget, Novozymes og dansk komponentindustri (maskinindustri) og på længere sigt brændselscelleudviklere af direkte methanolbrændselsceller (bl.a. IRD) og elektrolyseceller. - at CO 2 -udledningen reduceres. 1. Beskrivelse af visionen Energisektorens fokus på integration af el og varme udvides til at omfatte en integration af el, varme og transportbrændsler. Samtidig stilles krav til transportsektoren om brug af vedvarende energi som en del af energiforsyningen. Andelen er lovbestemt og øges år for år. Det er vigtigt, at der fokuseres generelt på andelen af vedvarende energi i energiforbruget og ikke kun på biobrændsler fra eksisterende landbrugsproduktion som i EU's direktiv "om anvendelsen af biobrændstoffer og andre fornyelige brændstoffer til transport". Der skabes accept for et nyt brændsel til transportsektoren "VEnzin", der består af en blanding af konventionelt fremstillet benzin blandet med methanol og ethanol. Den iblandede ethanol og methanol skal produceres på basis af vedvarende energikilder (vind, sol, biomasse) samt recirkuleret CO 2.

2 Side 2 Ved at bruge VEnzin som brændsel reducerer samfundet sin CO 2 -udledning, idet kraftværkernes CO 2 -udledning populært sagt vil blive udledt gennem bilernes udstødningsrør. CO 2 -udledningen fra benzinafbrænding bortfalder, hvorved der totalt set opnås en CO 2 -reduktion. Med henblik på at sikre VE-fremstillet ethanol og methanol en konkurrencefordel frem for fossilt fremstillet ethanol og methanol skal der arbejdes for en afgifts- eller kvotelovgivning, der sikrer VE-fremstillet ethanol og methanol en fortrinsstilling. Visionen er vist i figur 1 og er beskrevet i det følgende. Integreret energiproduktion Produktion af transportbrændsel (" VEnzin") CO2 absorption Forgasning elektrolyse Ethanol anlæg IBUS Methanol anlæg H2 CO CO2 ethanol methanol benzin "VEnzin" reforming Raffinaderi Figur 1: Skematisk oversigt over VEnzin visionen. Ethanol tænkes fremstillet ved fermentering ved brug af Elsams IBUS 1 teknologi, der muliggør anvendelse af sekundær biomasse, som ikke anvendes til fødevarer. I den forbindelse bør lovgivning sikre, at den sekundære biomasse opnår en fordel som anvendelse til energiformål frem for biomasse, der kan anvendes til fødevareproduktion. Methanol skal fremstilles ud fra CO 2 og brint svarende til naturens fremstilling af kulbrinter. CO 2 fremskaffes ved udskilning fra røggassen fra centrale kraftværker. Brint fremstilles ved elektrolyse af vand. Ved elektrolyseprocessen fremkommer store mængder ilt. Denne ilt tænkes anvendt som oxy- 1 IBUS står for Integrated Biomass Utilization system og er et EU-projekt med stor dansk deltagelse (KVL-landbohøjskolen, Risø, Sicco og Elsam).

3 Side 3 fuel til forbrænding eller til partiel forgasning af biomasse, affald, kul eller naturgas. Anvendelse af partiel forgasning i kombination med CO 2 og brint til fremstilling af methanol kan medvirke til en mere effektiv udnyttelse af vindproduceret brint. Ved at supplere med biomasse og affald som kulstofkilde frem for CO 2 fra kulfyring til methanolproduktion opnås endvidere en højere VE-andel i VEnzin end blot ved at fremstille methanol fra CO 2 og brint. Integration af CO 2 -udskillelse, elektrolyse, fermentering og forgasning stiller store krav til integrationen på kraftværkerne. Elsam/Elsam Engineering har en omfattende ekspertise på dette område og vil kunne løfte opgaven. Planen er at øge ethanol- og methanolproduktionen gradvist i takt med, at myndighederne øger kravet til VE-indholdet i VEnzin. Dette vil medføre lidt højere benzinpriser end produceret på konventionel benzin ved uændrede oliepriser. Ved oliemangel og dermed stigende oliepriser vil VE-indholdet betyde, at de negative konsekvenser for handels- og betalingsbalancen begrænses i den situation, at Danmark er nettoenergiimportør. Er Danmark derimod nettoenergieksportør, vil VE-andelen kunne frigøre en større andel olie til eksport. 2. VEnzin og konkurrerende visioner På trods af at VEnzin-visionen vil tilfredsstille mange interesser i Danmark, er det nok utænkeligt, at der ikke vil komme modstand mod visionen, og der vil fremkomme alternative visioner. Den største modstand må forventes fra to grupper: - markedsliberalisterne - modstand mod konkurrenceforvridning og fordy- relse af dansk produktion. - brinttilhængere. Markedsliberalisterne vil være mod statslig indblanding i energisystemet, der pålægger virksomheder nye omkostninger og dermed lavere indtjening. Markedsliberalisterne findes først og fremmest som ansatte og ejere i traditionel og stærkt konkurrenceudsatte brancher. De vil foretrække, at alle producenter har de samme vilkår. De skal så nok sørge for, at danske virksomheder bliver de mest konkurrencedygtige. Modargumentet mod denne filosofi er, at det vil betyde en udvikling mod den laveste fællesnævner, det vil sige et fortsat pres mod mindre miljøregulering, lavere lønninger og et stadig pres på fortjenesten. Sidstnævnte vil ofte medføre, at udviklingsomkostninger beskæres, hvilket vil have konsekvenser for samfundets langsigtede ind- tjening.

4 Side 4 Visionen om et rent brintsamfund er ganske udbredt specielt i udlandet, og det kan blive en stor udfordring at imødegå den. Diskussionen for og imod brint ender som regel altid i diskussion om lagringen af brint. Der findes i dag ingen velegnede metoder til lagring af brint. Mulighederne er flydende brint, komprimeret brint eller lagring som hydrider. Ingen af disse metoder er særlig velegnede enten på grund af økonomi, volumen og vægt. CO 2 kan imidlertid også anvendes som en brintbærer, idet brint bindes med CO 2 som methanol. Ulempen er, at CO 2 udledes til atmosfæren efter anvendelsen, men er CO 2 -fremstillet fra vedvarende energi eller genanvendt fra andre processer, er det et mindre problem. Brintvisionen drives af to problemer - en bekymring for olieforsyningerne og behovet for en reduktion af CO 2 -udslippet. Uanset om bekymringen skyldes det ene eller det andet forhold, bliver valget mellem ren brint og methanol/ethanol et spørgsmål om nytteværdi, omkostninger og implementeringshastighed. Nytteværdi handler primært om forhold som aktionsradius og påfyldningstid. Omkostninger er pris pr. kørt kilometer. Implementeringshastigheden er afgørende for, om løsningen er klar, før olieforsyningerne bliver knappe og hastigheden, hvormed man kan få vedvarende energikilder til at erstatte fossile brændsler. I alle tre forhold er methanol/ethanol at foretrække frem for ren brint. Methanol-/ethanol-linien kan i forbindelse med en total udfasning af de fossile brændsler komme i bekneb for CO 2. Dette problem vil dog ligge langt ude i fremtiden og vil til den tid måske kunne løses ved udvinding af CO 2 fra luften ved hjælp af membran-teknologi. Alternativt kan nye smarte brintlagringsløsninger være udviklet, og på det tidspunkt kan brintlinien så tage over. 3. Visionen og Elsams bæredygtighedsbegreb Visionen skal være bæredygtig, og for at beskrive det forhold er der taget udgangspunkt i Elsams bæredygtighedsbegreb, hvor der tilstræbes en balance mellem social ansvarlighed, miljømæssig præstation og økonomi.

5 Side 5 Politisk regulering og rammebetingelser Økonomisk rentabilitet Social ansvarlighed Figur 2: Elsams bæredygtigheds begreb. Miljømæssig præstation 3.1 Miljømæssig præstation Visionen giver mulighed for: - at integrere meget store mængder vindenergi i det danske elsystem. - at genanvende CO 2 fra kraftværkerne. - at anvende store mængder lavværdig biomasse samt affald til fremstilling af transportbrændsler eller el. - anvendelse af et oxy-fuel-koncept vil kunne indebære mulighed for reduktion af NO x. - anvendelse af forgasning kan medføre mulighed for forslagning af rester, og dermed øget restproduktudnyttelse. VEnzin-konceptet har også miljømæssige fordele i forhold til nye alternative løsninger til transportsektoren. Det forventes, at energiudnyttelsen fra udvinding til anvendelse (engelsk: well-to-wheel) vil være højere end alternative løsninger, der indebærer vedvarende energi i transportsektoren, f.eks. komprimeret brint. Nye alternative løsninger indebærer som oftest decentralt produceret brint med den ulempe, at det bliver vanskeligt at udnytte den varme og den ilt, der fremkommer ved elektrolyseprocessen. Decentral håndtering af gas-/brintblandinger indebærer en høj risiko for udslip til atmosfæren. Methan har en høj CO 2 -ækvivalent og bidrager således meget til drivhuseffekten. Brints egenskaber i relation til de højere atmosfæriske lag er ukendt. Methanol er i relation til benzin mindre humanskadelig og nedbrydes i naturen af naturligt forekommende mikroorganismer. Methanol dannes i små

6 Side 6 mængder og nedbrydes i kroppen blandt andet i forbindelse med omsætning af frugt og grøntsager. Methanol er dog giftig i større mængder. Methanol er dog ikke vanskeligere at håndtere, end at man er langt fremskreden med at anvende methanol til bærbart udstyr som f.eks. bærbare PC. 3.2 Social ansvarlighed Visionen giver mulighed for: - at mindske afhængigheden af olieimport. - at skabe arbejdspladser og teknologieksport for Danmark. - at øge værdien af landbrugsproduktionen. - at reducere fødevareoverskuddet til gavn for ulandene. De vestlige lande har gjort sig næsten 100% afhængige af olie i transportsektoren. En mangel på den ressource forårsaget af udtømning af ressourcer eller angreb på infrastrukturen vil kunne betyde enorme olieprisstigninger, idet alternativet vil være større eller mindre grad af immobilitet. I forbindelse med den globale arbejdsfordeling, der løbende foregår over hele kloden, har Danmark brug for at identificere områder, der kan berettige landets høje lønniveau. Udviklingen af nye energiteknologier er et af de områder, hvor Danmark har de nødvendige kompetencer, internationalt anerkendte virksomheder inden for energiområdet (herunder Elsam) og den politiske støtte til at demonstrere og udvikle nye koncepter. Der er efterhånden almindelig accept for at påstå, at landbrugsstøtten i EU er kørt helt af sporet og resulterer i en overproduktion af fødevarer til skade for ulandene. Ved at bruge biomasse til energiproduktion og samtidig have alternativ VE-produktion i form af vind og sol, bliver det muligt at tilpasse energiproduktionen i forhold til fødevareefterspørgslen og dermed forøge verdensmarkedsprisen på fødevarer. Dette vil øge købekraften i ulandene, men vil ikke påvirke fødevarepriserne i Vesteuropa, da tilskuddene kan aftrappes i takt med prisstigningerne. 3.3 Økonomi Visionen giver mulighed for: - at udnytte eksisterende infrastruktur i energisektoren. - at lave en gradvis omstilling til vedvarende energi. - at fastholde priser på transportenergi i forbindelse med prisstigninger på fossil energi. - at opnå bedre udnyttelse for vedvarende energi. - at opnå en højere udnyttelsesgrad af anlægsinvesteringen.

7 Side 7 Anvendelse af alkoholer muliggør udnyttelse af den eksisterende infrastruktur i transportsektoren, hvilket betyder, at VEnzin hurtigt kan udbredes til resten af samfundet. En brintløsning vil omvendt kræve, at der skal bygges relativt meget infrastruktur, før end brinten kan vinde indpas i brede dele af befolkningen. Det er bekosteligt for samfundet at udbygge den vedvarende energi. VEnzinløsningen giver mulighed for en gradvis udbygning. Dette betyder, at fejltrin kan opdages og korrigeres inden næste skridt tages. En radikal omlægning til et gasbaseret system indebærer risiko for irreversible fejltrin. En hurtig omstilling til vedvarende energi betyder samtidig, at man i tilfælde af snarlig forekommende prisstigninger på fossile brændsler er klar til at opnå en gevinst. Truslen om en relativ hurtig omstilling af transportsektoren væk fra oliebaserede produkter kan udnyttes i det globale spil mellem OPEC og den øvrige verden om olieudbuddet. Den integrerede produktion giver mulighed for hele tiden at anvende den vedvarende energi på de markeder, hvor prisen er højest. Der kan i større eller mindre omfang vælges mellem el-, varme-, transportbrændselsmarkedet og føde- og fodermarkedet. På længere sigt vil det også være muligt at producere kemiske produkter. Den integrerede produktion betyder, at store dele af anlægget får meget høj benyttelsestid, hvilket kan være svært at opnå i den decentrale produktion. Fleksibiliteten vil dog betyde, at visse enhedsoperationer kan få en lavere benyttelsestid.