En grøn gigawatt-verden kræver innovation i alle led

Havmølleparken Thor, der er ved at blive opført i den danske del af Nordsøen, får en ydeevne på 1 GW og bliver dermed Danmarks største energianlæg.

Thor er et eksempel på en af de byggesten, der skal til for at skabe et klimaneutralt samfund med høj grad af elektrificering af bl.a. opvarmning, transport og industri. For at nå EU’s 2030-mål for vedvarende energi skal der bl.a. opføres, hvad der svarer til 30 x 1 GW eller måske 20 x 1,5 GW havvind.

Udover håndfast og hurtig implementering kræver den grønne omstilling med vokseværk fra megawatt til gigawatt også en massiv satsning på innovation:

– På vores vej mod hundredvis af grønne GW-anlæg i Europa og globalt har vi brug for forskning, udvikling og demonstration både på komponenter og systemsiden. Innovation skal bringe de grønne elproduktionsteknologier op i skala og infrastrukturen til transport af elektroner og molekyler ned i pris, siger chefkonsulent Mattias Andersson fra DTU på baggrund af drøftelser i den strategiske forskningsplatform Danish Alliance for Renewables (tidligere Megavind), der administreres af Green Power Denmark.

Tryk på frem mod 2030 og 2040

Danish Alliance for Renewables ser transformationen af det samlede energisystem og opskalering som to af de megatrends, virksomhederne skal matche bl.a. op mod EU klimamål om minimum 55 procent færre udledninger af drivhusgasser i 2030. Opskalering handler bl.a. om større VE-parker, men ikke nødvendigvis om meget større møller.

Mens branchen arbejder hårdt for at nå 2030-målet, diskuterer politikere over hele Europa, om 2040-målet skal hæves til 90 procent som en trædesten mod klimaneutralitet inden 2050.

Frem mod 2030 og 2040 vil stadig flere elproducerende anlæg på energi-øer i Nordsøen og Østersøen samt i parker på land blive etableret i GW-størrelse, hvilket rejser en stribe spørgsmål til energisystemer, infrastruktur, sikkerhed og dialog med omgivelserne:

– Det er nogle områder, hvor vi i Danmark har virkelig stærke forskningskompetencer og førende virksomheder, men hvor de offentlige forskningsråd har haft svært ved at støtte samarbejdet. Vi i Danish Alliance for Renewables inviterer hermed til dialog om, hvordan vi sammen kan ændre det, siger Mattias Andersson, der i årspublikationen ’Anbefalinger på vej mod et klimaneutralt energisystem’ netop har fremlagt analyser og gode råd.  

Opskalering og optimering af Power-to-X

Opgaven fremadrettet omfatter også sammenkobling af meget store vind- og solenergianlæg og forskellige typer Power-to-X-anlæg med produktion af eksempelvis brændstoffer til skibe og fly. At gøre sø- og luftfart klimaneutral ved hjælp af elektrolyse (indirekte elektrificering via brint) kræver rigtig meget grøn strøm til slutbrugere som for eksempel Mærsk og SAS.

Sektorintegration og integration på tværs af energianvendelse stiller ifølge Danish Alliance for Renewables krav om innovation:  

– Alle teknologierne er der, men ikke i den rigtige skala. Vi skal gå fra megawatt til gigawatt, og det kræver optimering i alle kendte og nye led, siger prodekan John K. Pedersen fra Aalborg Universitet om jagten på øget energieffektivitet og færre omkostninger.

Power-to-X er et eksempel: EU har opstillet ambitiøse GW-mål for elektrolyse, der er en nødvendig del af Power-to-X. Europa-Kommissionen har en ambition om, at EU skal producere ti millioner tons VE-brint i 2030.

Elektrolyse til produktion af brint har været kendt i over 100 år, men endnu er anlæggene ’kun’ i MW-størrelse. Samlet har EU-landene en kapacitet på under 1 GW. Målet er over 100 GW VE-brint i 2030.

– Elektrolyseanlæggene skal optimeres og opskaleres samtidig med at de skal indgå i samlede koncepter, der også skal fungere optimalt. Alle anlæg skal være effektive og have en høj virkningsgrad, påpeger John K. Pedersen, der altså advokerer for, at alle led i de komplicerede kæder (elektricitet/elnet, brint, vand, CO2, overskudsvarme m.m.) bliver udsat for innovativ kærlighed.

’Design til X’

Gigawatt-samfundet har altså brug for et stærkt samspil mellem industri, forskningsinstitutioner og det politisk-administrative system i Danmark og i EU. Danish Alliance for Renewables peger på, at branchen selv og samfundet løbende holder fokus på

• at sikre en konkurrencedygtig, europæisk industri

• at fremme system- og sektorintegration
• at modstå klimaforandringer og cyberangreb/fysiske angreb
• at udvikle cirkularitet og bæredygtighed
• at bidrage til innovation af attraktive finansielle og regulatoriske rammer

Med disse fokuspunkter in mente kan energibranchen fortsætte en omstilling, der har været i gang i en række årtier: For 40 år siden bestod det danske elsystem af ca. 15 store kraftværker fyret med fossile brændsler. I de forgangne år er der opbygget et decentralt system, hvor vind- og solenergi producerer det meste, og hvor VE-teknologierne skal bidrage med stadig flere systembærende egenskaber.

– Vi har vedvarende energi både centralt og decentralt – og skal have virkelig meget mere. De nye løsninger skal være økonomisk bæredygtige og skal hurtigt i anvendelse. Alle elementer skal tænkes sammen – og det kræver forskning og innovation, siger Mattias Andersson.

– På DTU arbejder vi for eksempel med konceptet ’Design til X’ for vindmøller, hvor vi skræddersyr møller til forskellige markeder, til bæredygtighed, til Power-to-X eller til forskellige produktionsforhold alt efter hvilket regionalt energisystem, de indgår i, oplyser han.

Vindmølleteknologien rummer uudnyttede potentialer, der bl.a. kan høstes ved at inkludere alke led i designfasen. Derfor er der ifølge Danish Alliance for Renewables behov for videreudvikling af designværktøjer og -grundlag.

Læs mere om anbefalingerne fra Danish Alliance for Renewables