Brint / Hydrogen

Pludselig taler alle om brint! Hvorfor er det sådan? Hvad gør brint så vigtigt i energirevolutionen? Og hvad har Bender med det at gøre?

I en nøddeskal: Brint er et ideelt lagringsmedie for elektrisk energi og kan omdannes til elektrisk energi igen uden emissioner. Men selvom brint er ideelt som energibærer og lagringsmedie, er udvindingen og håndteringen af dette stof alt andet end enkel.

hydrogen

Hvad er brint?

Brint er faktisk en farveløs gas. Når man taler om grøn brint, mener man brint, der er produceret af grøn elektricitet, dvs. vedvarende energi. Produktionen af grøn brint producerer derfor ingen klimaskadelige gasser som metan eller CO2. Derfor vil grøn brint blive stadig vigtigere i fremtiden.

Hvad gør brint så interessant?

Brint er et kemisk grundstof. Det kommer først i det periodiske system over grundstofferne. Fordi brint er det mindste og letteste grundstof, der findes. Men vidste du, at brint også er langt det mest forekommende grundstof i hele universet? Omkring 90 % af alt stof i universet består af brint. På jorden, derimod, er ubundet brint meget sjældent. Massefraktionen af gasformig molekylær brint (H2) er kun 0,9 %. Andelen af “bundet” brint (f.eks. i form af vand = H2O) er derimod meget højere.

kemiske elementer

Meget let i vægt, men ikke let at få fat i

Selvom brint er det mest udbredte grundstof i universet, er det ikke så let at få fat i som andre stoffer i vores verden. Det er der to grunde til:

Brint er en gas, der er meget let og flygtig. Hvis det fandtes i større mængder i atmosfæren, ville det fordampe meget hurtigt ud i rummet. Faktisk indeholder atmosfæren kun 0,000,055 % brint.
Brint på jorden findes næsten kun i “bundet” form. Det vil sige som en del af kemiske forbindelser. F.eks. i vand, råolie, naturgas, metan, alkohol og sukker.
I nogle tilfælde er det nødvendigt med meget komplekse processer for at udvinde brint fra udgangsmaterialerne. Mange af dem er ikke bæredygtige og klimaneutrale.

kemiske grundstoffer

Hvorfor er brint så vigtigt?

Brint er udgangsmaterialet for mange produkter i den kemiske industri og er derfor nødvendig mange steder. Gødning til landbruget indeholder også brint. Men fremtiden for brint ligger uden tvivl i energisektoren.

brintproduktion

Brint som en miljøvenlig energibærer

Brint “brænder” til vand – uden at producere andre miljø- eller klimaskadelige biprodukter. Brint er derfor det ideelle råmateriale til energiproduktion. Brint kan også bruges som et miljø- og klimavenligt brændstof til biler, tog eller fly.

Brint som energilager

Samtidig er brint perfekt til energilagring. Hvis brint udvindes af andre råmaterialer, kan det nemt lagres og senere bruges til energiproduktion.

Klimavenlig brintproduktion

Da brint er et ideelt råmateriale til energiproduktion og -lagring, ville det være ønskeligt at producere brint på en lige så miljø- og klimavenlig måde.

Men det er lettere sagt end gjort.

Mange processer til produktion af brint er dyre, og nogle af dem producerer biprodukter, der er skadelige for miljøet eller klimaet. Det er kun elektrolyseprocessen, der ikke kræver nogen biprodukter.

Grå brint

Grå brint er baseret på brugen af fossile kulbrinter.

Dampreformering af naturgas er afgørende for produktionen af grå brint.

Afhængigt af det fossile udgangsmateriale, der anvendes, er fremstillingen forbundet med betydelige CO2-emissioner.

Blå brint

Blå brint er brint, hvis produktion er koblet sammen med en CO2-fangst- og lagringsproces.

Den CO2, der genereres under brintproduktionen, frigives således ikke til atmosfæren, og brintproduktionen kan betragtes som CO2-neutral i regnskabsmæssig henseende.

Turkis brint

Brint produceret via termisk spaltning af metan (metanpyrolyse) kaldes “tyrkis brint”.

I stedet for CO2-neutralitet i processen er varmeforsyningen til højtemperaturreaktoren fra vedvarende eller CO2-neutrale energikilder og den permanente kulstofbinding.

Grøn brint

Grøn brint produceres ved elektrolyse af vand, hvor der kun bruges elektricitet fra vedvarende kilder.

Uanset den valgte elektrolyseteknologi er produktionen af brint CO2-fri, da den anvendte elektricitet kommer 100 procent fra vedvarende kilder og derfor er CO2-fri.

Elektrolyse

Ved elektrolyse spaltes vand i de to bestanddele brint og ilt ved hjælp af en elektrisk strøm. Men hvad nu, hvis elektriciteten til elektrolysen kommer fra kul, olie eller gas? Så er brintproduktionen ikke klimaneutral. Kun når elektrolysen sættes i gang ved hjælp af vedvarende energi, kan man få grøn brint. Derfor vil det i fremtiden blive stadig vigtigere at producere brint ved hjælp af vedvarende energi.

De fem største udfordringer

  • Vi har brug for mere og mere brint. Brint er hovedsageligt nødvendigt som råmateriale til den kemiske industri. Betydningen af brint som energibærer og energilager vil vokse kraftigt i de kommende år.

  • Der er brug for en stor mængde vedvarende energi til at producere grøn brint. Målet er at producere den brint der kræves, fra vedvarende energi inden 2030. Den nuværende installerede kapacitet af vedvarende energi er stadig langt fra tilstrækkelig til dette.

  • For at nå målet skal der stadig bygges mange elektrolyseanlæg.

  • Elektrolyse som proces er alt andet end ufarlig. Elektricitet og vand som udgangsmateriale for elektrolyse er ikke et godt par. Hvor elektricitet og vand er involveret sammen, er det nødvendigt med særlige forholdsregler for at sikre mennesker og installationer.

  • Elektrolyseanlæg til produktion af grøn brint skal fungere effektivt. Grøn brint er i øjeblikket stadig betydeligt dyrere at producere end brint fremstillet ved hjælp af andre processer.

Gør elektrolyse mere effektiv og sikker

Bender er allerede involveret i flere projekter til produktion af grøn brint. For eksempel i Mainz Energiepark. Her produceres ca. 200 tons brint om året af overskydende grøn elektricitet.

Energiepark Mainz driver 3 PEM-elektrolysatorer med en spidseffekt på 2 MW hver. Disse elektrolysører forsynes med en jævnspænding på ca. 300-400 V.

Der løber meget høje strømme under driften. Da der stilles særlige sikkerhedskrav til det elektriske system på grund af den meget høje eksplosionsrisiko og de høje strømme, der forekommer, blev strømforsyningen til elektrolysørerne designet som et ujordet netværk (IT-system).

På den måde kan uønskede lækager eller fejlstrømme opdages lettere end i jordede netværk. Benders isolationsmålere (ISOMETER®) bruges til at overvåge det elektriske system.

De opdager abnormiteter i det elektriske system på et tidligt tidspunkt og rapporterer dem videre. Ved at opdage fejlstrømme på et tidligt tidspunkt kan elektrolysatorerne drives elektrisk sikkert.

På den måde er Bender med til at sikre, at elektrolyseprocessen kan køre pålideligt. Med isolationsovervågning har Bender således en direkte indflydelse på hele systemets effektivitet.

En kort oversigt

Hvad er brint?

  • Det hyppigst forekommende grundstof i universet
  • Det letteste atom med kun én proton og én elektron
  • Farveløs gas
  • Meget eksplosiv (oxyhydrogen)
  • Kemisk basismateriale -> organisk kemi ->kulbrinter

 

Hvor findes brint??
Ammoniak, gødning, benzin, vand, sukker, gær, alkohol og meget mere.

Hvordan får jeg fat i brint??
Der er masser af brint i rummet. Brint er heller ikke ligefrem sjældent på jorden. Men brint på jorden er for det meste “bundet” (for eksempel i vand). Det betyder, at molekylær brint (H2) sjældent findes i naturen. Det skal derfor udvindes eller opløses fra eksisterende stoffer/forbindelser. Der findes forskellige procedurer til dette. En af dem er elektrolyse. Her spaltes vand i sine to bestanddele af en elektrisk strøm.

Hvad er “grøn” brint??
Brint kan produceres på meget forskellige måder og ud fra forskellige udgangsmaterialer. Mange processer til fremstilling af brint er ikke klimaneutrale. Grøn brint fremstilles gennem elektrolyse af vand. I denne proces spaltes vand i sine to bestanddele, brint og ilt. Den elektricitet, der kræves til elektrolysen, kommer udelukkende fra vedvarende energikilder.

Hvorfor grøn brint??
Det er langt den “reneste” brint. Det skyldes, at hverken fremstillingen gennem elektrolyse eller produktionen af den nødvendige elektricitet forurener miljøet med klimaskadelige udstødningsgasser. Kun elektricitet fra vedvarende energikilder bruges til at producere grøn brint.

Hvorfor så meget hype om grøn brint?
På den ene side vil efterspørgslen efter brint stige i de kommende år, på den anden side skal udledningen af klimaskadelige gasser under produktionen af H2 reduceres eller endda helt undgås. Et af målene i den nationale brintstrategi er derfor at producere omkring 14% af de forventede 100 mio. TWh H2, der er behov for i Tyskland i 2030, fra vedvarende energi.

Hvorfor har der ikke været udelukkende grøn brint i lang tid?
Det er ganske enkelt: Fordi produktionen stadig er betydeligt dyrere end med andre processer.

error: Beskyttet indhold