Power-to-x: 8 ting du må vite om klimaets nye superhelt

Navnet høres kanskje ut som en ny sammenslutning av superhelter, men x-en angir, akkurat som i en ligning, at det kan erstattes av flere ulike muligheter.

Power-to-x (eller P2X) dekker nemlig en rekke ulike teknologier som løser et helt grunnleggende problem: at grønn strøm fra for eksempel solceller og vindturbiner må sendes ut til forbrukerne rett etter at den blir produsert, for at den ikke skal gå til spille.

Power-to-x gjør om overskudd av strøm (power) fra grønne energikilder til andre former for energi (x) som kjemikalier og drivstoff.

På den måten kan strøm fra vind- eller solenergi lagres til det er overskyet og vindstille.

Akkurat nå er den vanligste power-to-x-teknologien å bruke grønn strøm til elektrolyse – en prosess som spalter vann (H₂O) til hydrogen (H₂) og oksygen (O).

Hydrogen nærmest sitrer av energi lagret i sine kjemiske bindinger og har derfor mange bruksmuligheter.

En av de mest kjente er som drivstoff i personbiler. Men også tungtrafikken er klar til å gi hydrogen plass i motorrommet; for eksempel har rederiet DFDS ambisjoner om å utvikle en hydrogendrevet ferge, Mercedes-lastebilen GenH2 Truck skal gå på hydrogen, og Airbus regner med å ha sitt første hydrogendrevne passasjerfly i luften i 2035.

Hjertet i hydrogenmotoren er en brenselcelle. Her gjøres den kjemiske energien fra hydrogen, som reagerer med oksygen fra luften, om til elektrisitet som deretter brukes til å drive en elmotor i bilen.

Fordelen med hydrogen som drivstoff er at brenselceller utnytter energien effektivt og ikke slipper ut CO₂ – vann og varme er det eneste biproduktet.

Ulempen er at hydrogenbiler naturligvis må bruke hydrogen i store mengder, noe som krever en helt ny infrastruktur til distribusjon av stoffet. Alternativet kan derfor være å la hydrogen inngå i for eksempel syntetisk drivstoff eller «grønne» kjemikalier.

Energien i fossilt drivstoff er bundet i såkalte hydrokarboner, lange molekylekjeder som er satt sammen av karbonatomer og hydrogenatomer.

I tradisjonelt drivstoff som olje og kull er hydrokarbonene skapt ved nedbrytning av organisk materiale gjennom millioner av år.

Men hydrokarbonene kan også skapes syntetisk ved hjelp av en kjemisk prosess som kalles Fischer-Tropsch etter de to tyske opphavsmennene.

Her blandes hydrogen (H₂) med karbonmonoksid (CO) og danner en syntetisk gass som kalles syngass. Når man utsetter gassen for høyt trykk og høy temperatur, dannes det hydrokarboner, og de kan ved hjelp av ulike katalysatorer inngå i såkalt e-drivstoff, som e-diesel eller e-metanol.

De syntetiske drivstoffene er kjemisk identiske med sine fossile navnebrødre og kan brukes på samme måte.

Også naturgass kan produseres syntetisk med hjelp av power-to-x.

Prosessen kalles metanisering og minner om måten e-drivstoff lages på: Hydrogen (H₂) og karbonmonoksid (CO) reagerer under høyt trykk, og ved hjelp av en katalysator dannes det metan (CH₄), som er hovedbestanddelen i naturgass.

I en studie fra 2019 fant forskere ved Danmarks tekniske universitet ut at hele 80 prosent av energien kan bevares på vei fra grønn strøm til gass og senere tilbake til strøm.

E-drivstoff slipper ut like mye CO₂ når de brukes, som naturskapt drivstoff.

Likevel er e-drivstoff et mye grønnere alternativ.

«Svart» drivstoff i form av kull, gass og olje belaster klimaet i to omganger: Når det hentes opp av bakken eller havbunnen via tung, energikrevende industri, og når det forbrennes.

De syntetiske drivstoffene har derimot kommet til verden ved bruk av grønn overskuddsenergi.

I tillegg kan hydrogenet i e-drivstoffene leveres bærekraftig ved hjelp av power-to-x. Og den andre bestanddelen – karbonmonoksidet – kan komme fra for eksempel biomasse eller ved såkalt carbon capture – teknologi der CO₂ fanges inn fra luften og senere tvinges til å avgi det ene oksygenatomet.

Det kan for eksempel være fra fossile kraftverk der tonnevis av karbondioksid strømmer ut i atmosfæren.

Power-to-x kan skape grønn framdrift overalt der batterier ikke kan gjøre jobben – for eksempel i langtransport med fly, skip og lastebiler eller i veldig energikrevende deler av industrien.

Mest opplagt er energisektoren, som sikrer strøm i stikkontaktene, varme i stuene og drivstoff i motorene. I 2019 kom 84 prosent av verdens energi fortsatt fra fossilt drivstoff.

En annen energisluker som ofte blir oversett, er ammoniakkfabrikkene. Målt ut fra vekt er ammoniakk det stoffet det produseres nest mest av i verden, bare slått av svovelsyre. Begge er avgjørende ingredienser i kunstgjødsel, som en voksende befolkning etterspør stadig mer av.

Ammoniakk består av en kraftig kjemisk forbindelse mellom hydrogen og nitrogen. Sistnevnte kan bokstavelig talt trekkes ut av luften (atmosfæren består av om lag 78 prosent nitrogen) mens power-to-x kan levere hydrogenet. Dermed kan klodens årlige produksjon av 150 millioner tonn ammoniakk gjøres grønn.

Ammoniakk brukes også som drivstoff i skipsfarten, og i rengjøringsmidler og kjøleelementer. Dessuten er det relativt effektivt å gjøre om overskuddsstrømmen til ammoniakk.

Særlig i Europa investeres det stort i power-to-x-anlegg.

Finland holder for eksempel på å oppføre landets største P2X-anlegg i byen Mikkeli. Fra 2026 skal anlegget årlig levere 50 megawatt strøm og 12 000 tonn syntetisk metangass som blant annet skal brukes i fjernvarme.

Et av de aller største prosjektene skal oppføres ved havnebyen Esbjerg i det sørvestlige Danmark. Her skal energi fra vindturbinparken i Nordsjøen gjøres om til grønn ammoniakk ved hjelp av elektrolyseceller med en kapasitet på én gigawatt.

Etter planen skal 900 000 tonn klimavennlig ammoniakk skipes ut i året. Innsparingen på klimakontoen vil ifølge folkene bak prosjektet bli på halvannen million tonn CO₂ i året. Det tilsvarer å fjerne 730 000 bensinbiler fra veiene.

Selv om power-to-x er lovende, har teknologien sine begrensninger.

Økonomisk har power-to-x problemer med å klare seg i forhold til fossilt drivstoff. En studie fra 2022 viste for eksempel at en kilo power-to-x-hydrogen kostet 5,31 euro å produsere, noe som er mye mer enn den daværende markedsprisen på hydrogen fra fossile energikilder, som var én euro per kilo.

Det er særlig elektrolysecellene som trengs for å gjøre overskuddsstrømmen om til hydrogen, som driver prisene på power-to-x-produktene til værs.

En annen hodepine er at en tredjedel av den grønne strømmen som brukes til elektrolyseprosessen, går tapt – slik at hydrogenet bare inneholder to tredjedeler av den energien som brukes til å produsere den.