Tækni

Nýja loftslagsofurhetjan: Átta fróðleiksmolar um Power to X

Svonefnd Power to X tækni er í hraðri þróun og vekur vonir um að unnt verði að geyma vind- og sólarorku þar til hana þarf að nota. Slík ofurhetjutækni gæti fólgið í sér lykilinn að því að losna loksins við koltvísýring, helsta loftslagsskúrkinn.

BIRT: 21/01/2024

Hefur þú líka heyrt minnst á Power to X en veist eiginlega varla hvað átt er við? Við höfum safnað saman átta mikilvægustu spurningunum og svörunum fyrir þig, þannig að þú getir talað af dálítilli þekkingu um t.d. græna dísilolíu og endurvinnslu koltvísýrings.

Hvað er Power to X?

Nafnið gæti gefið til kynna einhvers konar nýja ofurhetju en rétt eins og í venjulegri jöfnu merkir x-ið eins konar óþekkta stærð, í þessu tilviki að það geti verið einn af nokkrum möguleikum en langoftast er um að ræða það sem við köllum almennt rafeldsneyti.

 

Power to X (eða PtX) nær nefnilega yfir margvíslegar tæknilausnir sem þó eiga það sameiginlegt að leysa grundvallarvandamál: Rafstraum frá sólar- eða vindorkuverum sem þarf að senda strax til notenda, annars fer þessi orka til spillis.

 

Power to X breytir umframorku frá grænum orkugjöfum í annað form, svo sem efni eða eldsneyti. Með því móti má geyma orkuna og nota sólarorku þegar skýjað er og vindorku í logni.

Af hverju er snjallt að geyma vetni?

Nú er útbreiddasta aðferðin sú að nota umframorkuna til rafskautunar sem klýfur vatn (H2O) í vetni (H2) og súrefni (O2).

 

Segja má að vetnið nánast titri af innibyrgðri orku, geymt með efnabindingum og notkunarmöguleikar þessa rafeldsneytis eru margir.

 

Ein þekktasta aðferðin er að nota vetni til að knýja bíla. Hérlendis var mikill áhugi fyrir því um aldamótin, áður en rafbílarnir komu til sögunnar. En nú er aftur tekið að tala um vetni og þá helst fyrir þyngri farartæki.

 

Útgerðin DFDS hefur vetnisknúna ferju á prjónunum, Mercedes-vörubíllinn GenH2 Truck verður vetnisknúinn og hjá Airbus er áætlað að fyrsta vetnisknúna farþegaflugvélin fari í loftið 2035.

 

Hjartað í vetnisvélinni er brunasellan. Þar tengist vetnið súrefni og við það myndast orka sem notuð er til að snúa rafmótor.

 

Sem eldsneyti hefur vetni þá kosti að brunasellan nýtir orkuna vel og losar ekki koltvísýring, heldur aðeins vatn og hita. Gallinn er sá að vetnisknúnar vélar þurfa mikið magn og þess vegna þarf að byggja alveg nýtt kerfi til dreifingar og áfyllingar.

 

Sá kostur kemur þess vegna til greina að nota vetni t.d. í gervieldsneyti eða „græn“ efnasambönd.

Vetnisferja DFDS verður knúin brunasellum sem skila allt að 23 megavöttum eða ámóta og heils árs raforkuþörf fimm heimila.

Hvernig er vetni breytt í eldsneyti?

Orkan í jarðefnaeldsneyti er bundin í kolvetnum, löngum sameindakeðjum sem eru samsettar úr kolefnis- og vetnisfrumeindum.

 

Í hefðbundnu eldsneyti, svo sem olíu og kolum hafa kolvetnin myndast á milljónum ára við niðurbrot lífræns efnis.

 

Kolvetnin má hins vegar líka mynda með sérstakri efnameðferð sem kallast Fischer-Tropsch aðferð eftir þýsku upphafsmönnunum.

 

Þá er er vetni (H2) blandað við kolsýring (CO) þannig að úr verður gas. Við mikinn þrýsting og hátt hitastig myndar gasið kolvetni sem með hjálp efnahvata má nota í svokallað „grænt“ eldsneyti, svo sem e-dísil eða e-metanól. (E stendur þá fyrir ecological eða vistvænt). Slíkar gerviolíur eru efnafræðilega eins og samsvarandi jarðefnaeldsneyti og má nýta á sama hátt.

Endalokin á eldsneytisbílum? 

Frá árinu 2035 stöðvast sala á eldsneytisbílum á risastórum mörkuðum eins og í Kína, ESB og Kaliforníu og sala rafbíla eykst stöðugt og hratt. En rafbílar hafa ekki ennþá náð framúr eldsneytisbílunum og því spyrja menn hvernig rafbíllinn geti nýtt sér loftslagsvæna eiginleika sína til fulls. Vísindin skoða málið hér.

 

Lestu einnig:

Er líka hægt að nota Power to X í gas?

Jarðgas er líka hægt að mynda með samsvarandi aðferð.

 

Aðferðin minnir mjög á gerð e-eldsneytis: Við mikinn hita og þrýsting renna vetnið (H2) og kolsýringurinn saman og með hjálp efnahvata myndast metan (CH2) sem er uppistaðan í jarðgasi.

 

Rannsókn sem gerð var hjá Tækniháskóla Danmerkur 2019, sýndi að varðveita má heil 80% orkunnar alla leið frá grænni raforku, gegnum gas og svo aftur í raforku.

Getur e-eldsneyti verið sjálfbært?

E-eldsneyti eða rafeldsneyti, losar alveg jafnmikinn koltvísýring og venjulegt jarðefnaeldsneyti.

 

Engu að síður er það miklu vistvænni kostur.

 

„Svart“ eldsneyti í formi kola, jarðgass eða olíu veldur koltvísýringslosun tvisvar sinnum:

 

Fyrst þegar það er sótt í jörðu eða af hafsbotni með viðamiklum tækjabúnaði sem losar mikið og svo aftur þegar því er brennt. E-eldsneytið á hins vegar rót sína að rekja til grænnar umframorku.

 

Við þetta bætist að vetnið í rafeldsneytinu verður til á sjálfbæran hátt með Power to X aðferðum.

 

Og hitt aðalefnið, kolsýringurinn, getur komið frá lífmassa eða úr kolefnisföngun, þegar koltvísýringur er fangaður úr loftinu og síðan breytt í kolsýring með því að losa aðra súrefnisfrumeindina.

 

Koltvísýring má t.d. fanga úr reykháfum fjölmargra verksmiðja víða um heim.

Þannig varðveitir maður vindhviður

Með Power to X tækni er græn orka, t.d. frá vindmyllum og sólþiljum sett í geymslu sem síðan er hægt að tappa af síðar. Mest notaða geymsluaðferðin er vetnisframleiðsla en vetni nýtist sem sjálfstæður orkugjafi og má líka nota í annað eldsneyti.

1. Sól og vindur gefa orku

Orkunni frá sólþiljum og vindmyllum er breytt í raforku. En stór hluti orkunnar fer til spillis þar eð enn er ekki unnt að koma henni í rafhlöður.

2. Vatn klofið í frumeindir

Umframraforka er notuð til að kljúfa vatnssameindir (H2O) í vetni (H2) og súrefni (O) í rafskautunarsellum. Hitann sem myndast má nýta í fjarvarmaveitu.

3. Vetni geymt eða blandað

Vetnið má nota beint, t.d. á vetnisbíla, flugvélar eða skip en það má líka blanda eða tengja við kolsýring (CO) eða köfnunarefni (N) og skapa þannig grænt eldsneyti eða önnur græn efni.

4. Umferðin verður græn(ni)

25% koltvísýringslosunar okkar kemur frá samgöngum. Þetta hlutfall má lækka verulega með því að nota vetni til þungaflutninga – eða önnur efni sem ekki eru grafin úr jörðu.

Hvar gagnast Power to X best?

Power to X getur stuðlað að grænni byltingu alls staðar þar sem rafhlöður duga ekki til, svo sem í langflutningum með flugvélum, skipum eða vörubílum eða þá í mjög orkufrekum iðnaði.

 

Á heimsvísu liggur almenni orkugeirinn beinast við. Það er hann sem tryggir rafmagn í innstungum, hita á heimilinu og knýr vélar. Árið 2019 komu 84% af samanlagðri orkuþörf heimsins enn frá jarðefnaeldsneyti.

 

Ammoníaksframleiðsla gleypir mikla orku en er sjaldan nefnd. Mælt í þyngd er ammoníak það efni sem næstmest er framleitt á hnettinum. Aðeins brennisteinssýra vegur þyngra. Bæði efnin eru mikilvæg við gerð tilbúins áburðar og sífjölgandi mannkyn þarf stöðugt meiri áburð.

 

Ammoníak er myndað úr súrefni og köfnunarefni. Hið síðarnefnda má í bókstaflegri merkingu soga úr andrúmsloftinu, því köfnunarefni er 78% alls lofts í gufuhvolfinu en Power to X getur séð fyrir súrefninu. Þannig mætti gera alla 150 milljóna tonna ammoníaksframleiðslu heimsins græna og vistvæna.

 

Ammoníak er líka notað sem eldsneyti í flutningum og það er notað í hreingerningarefni og til kælingar. Að auki varðveitir ammoníak orku tiltölulega vel.

Nýja Power to X verið í Esbjerg á að spara 1,5 milljóna tonna koltvísýringslosun á ári, svipað því að 730.000 bílar væru teknir af vegunum.

Hvar er Power to X komið lengst áleiðis?

Það er einkum í Evrópu sem verulega er fjárfest í Power to X tækni.

 

Finnar eru t.d. að reisa stærsta PtX-ver landsins í bæjarfélaginu Mikkeli. Frá árinu 2026 á verið árlega að skila 50 megavöttum af raforku úr 12.000 tonnum af metangasi sem m.a. á að nota í fjarvarmaveitu.

 

Og eitt viðamesta verkefnið, jafnvel á heimsvísu, er í undirbúningi í Danmörku, í hafnarborginni Esbjerg á vesturströnd Jótlands. Þar á að nýta umframorku frá vindmyllum úti í Norðursjó til að framleiða ammoníak með rafskautun. Afkastagetan verður eitt gigavatt.

 

Samkvæmt áætluninni eiga árlega 900.000 tonn af vistvænu ammoníaki að fara um borð í flutningaskip í Esbjerg. Sparnaðurinn á loftslagsreikningi Dana er áætlaður um 1,5 milljónir tonna af koltvísýringslosun á ári og þar með samsvara því að 730.000 fólksbílar væru fjarlægðir af vegunum.

Finnska Power to X verksmiðjan í bænum Mikkeli mun framleiða 12.000 tonn af grænu jarðgasi á ári.

Hverjir eru gallarnir við Power to X?

Þótt Power to X aðferðirnar lofi góðu hafa þessar tæknilausnir líka sínar takmarkanir. Peningalega þolir framleiðsla rafeldsneytis illa samanburð við jarðefnaeldsneyti.

 

Þannig sýndi rannsókn, gerð árið 2022, að 1 kg Power to X vetni kostaði 5,31 evru í framleiðslu og var meira en fimmfalt dýrara en þáverandi heimsmarkaðsverð á vetni úr jarðefnaeldsneyti sem kostaði um 1 evru kílóið.

 

Það eru fyrst og fremst hinar rándýru rafskautunarsellur sem þarf til að framleiða vetni úr umframorku sem valda þessu háa verði.

 

Hitt veldur mönnum líka höfuðkvölum, að þriðjungur þeirrar grænu orku sem fer í gegnum rafskautun, glatast. Vetnið nær sem sagt ekki að varðveita nema tvo þriðju þeirrar orku sem fer í að framleiða það.

HÖFUNDUR: SØREN STEENSIG

Midjourney, Shutterstock, Mikkel Skov benediktson. © DFDS/Shutterstock. © Mikkel Skov Benediktson, Shutterstock. © Mikkeli Power-to-Gas production plant.

Maðurinn

Vísindamenn leggja fram ný gögn: Hversu skaðlegt sjónvarpsgláp getur verið fyrir börn

Maðurinn

Valda börn hraðari öldrun foreldranna?

Maðurinn

Valda börn hraðari öldrun foreldranna?

Maðurinn

Af hverju eru karlar líkamlega sterkari en konur?

Maðurinn

Af hverju eru karlar líkamlega sterkari en konur?

Lifandi Saga

Hafnarborg í Texas lyftist upp um fimm metra 

Lifandi Saga

Grimmsævintýri: Bönnuð börnum

Heilsa

Blóðflokkur þinn kann að hafa áhrif á hvort þú færð heilablóðfall snemma á lífsleiðinni

NÝJASTA NÝTT

Lifandi Saga

Miðaldir voru ekki myrkar

Lifandi Saga

Humar var hundafæða

Heilsa

Vísindamenn finna óvænt samband milli tannholdsbólgu og tiltekins sjúkdóms

Náttúran

Hvernig er móteitur gert?

Læknisfræði

Pasteur bjargaði heiminum frá hundaæði

Lifandi Saga

Áður en til fangelsisrefsingar kom hljóðaði dómurinn upp á: Kvalir og niðurlægingu

Lifandi Saga

Hver lagði eld að Róm?

Maðurinn

Af hverju var Elísabet drottning grafin í blýkistu?

Alheimurinn

Er jörðin kúla?

Maðurinn

Táningar eru forritaðir til að hætta að hlusta á það sem mamma segir

Lifandi Saga

Miðaldir voru ekki myrkar

Lifandi Saga

Humar var hundafæða

Heilsa

Vísindamenn finna óvænt samband milli tannholdsbólgu og tiltekins sjúkdóms

Náttúran

Hvernig er móteitur gert?

Læknisfræði

Pasteur bjargaði heiminum frá hundaæði

Lifandi Saga

Áður en til fangelsisrefsingar kom hljóðaði dómurinn upp á: Kvalir og niðurlægingu

Lifandi Saga

Hver lagði eld að Róm?

Maðurinn

Af hverju var Elísabet drottning grafin í blýkistu?

Alheimurinn

Er jörðin kúla?

Maðurinn

Táningar eru forritaðir til að hætta að hlusta á það sem mamma segir

Fáðu aðgang að vÍSINDI.IS

Ókeypis í 2 vikur!

 

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

 

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Lifandi Saga

Úkraínska og rússneska – hver er munurinn?

Lifandi Saga

Úkraínska og rússneska – hver er munurinn?

Maðurinn

Svona mikið vatn ættir þú að drekka á dag

Maðurinn

Svona mikið vatn ættir þú að drekka á dag

Náttúran

Fólk fer oft ekki rétt að köttunum sínum

Maðurinn

Af hverju borðum við ekki gras?

Náttúran

Af hverju velta hundar sér í blautu rusli?

Maðurinn

Hversu margt tónlistarfólk þjáist af heyrnarskerðingu?

Vinsælast

1

Heilsa

Blóðflokkur þinn kann að hafa áhrif á hvort þú færð heilablóðfall snemma á lífsleiðinni

2

Maðurinn

Af hverju var Elísabet drottning grafin í blýkistu?

3

Maðurinn

Vísindamenn leggja fram ný gögn: Hversu skaðlegt sjónvarpsgláp getur verið fyrir börn

4

Maðurinn

Rautt ljós getur leitt af sér betri sjón

5

Lifandi Saga

Áður en til fangelsisrefsingar kom hljóðaði dómurinn upp á: Kvalir og niðurlægingu

6

Maðurinn

Af hverju eru karlar líkamlega sterkari en konur?

1

Maðurinn

Af hverju var Elísabet drottning grafin í blýkistu?

2

Maðurinn

Vísindamenn leggja fram ný gögn: Hversu skaðlegt sjónvarpsgláp getur verið fyrir börn

3

Maðurinn

Rautt ljós getur leitt af sér betri sjón

4

Lifandi Saga

Áður en til fangelsisrefsingar kom hljóðaði dómurinn upp á: Kvalir og niðurlægingu

5

Maðurinn

Af hverju eru karlar líkamlega sterkari en konur?

6

Maðurinn

Táningar eru forritaðir til að hætta að hlusta á það sem mamma segir

Náttúran

Risavaxin sjávarskrímsli vakin til lífs slá öll met. 

Lifandi Saga

Frelsisstyttan átti að hrópa til borgaranna

Lifandi Saga

Ótrúlegur dagur í flugstjórnarklefanum: Flugmaðurinn sogaðist út um gluggann

Maðurinn

Mannfólkið hefur kysst í 4.500 ár

Náttúran

Hvað er glertæring?

Maðurinn

Þarmabakteríurnar  lækka líkamshitann

Heilsa

Lífsnauðsynlegt næringarefni sem lítið er vitað um

Maðurinn

Krullað hár kælir höfuðið

Tækni

Hvernig virkar C14-greining?

Tækni

Framtíðin séð í baksýnisspegli 

Menning og saga

Ólíkar þjóðir í Evrópu á ísöld

Náttúran

Hunangsfluguna skortir flugtækni

Miðaldir voru ekki myrkar

Hinar evrópsku miðaldir hófust með falli Rómarveldis 476 og lauk með uppgötvun Ameríku 1492. Það orð hefur lengið legið á þessu tímabili að það hafi verið einhvers konar lágdeyða í sögunni og öll framþróun stöðvast. Þetta er alls ekki rétt. Nýjar uppfinningar litu dagsins ljós og háskólar komu til sögunnar.

Lifandi Saga

ÁSKRIFT AÐ VÍSINDI.IS

Prófaðu í 14 daga ókeypis!

  • Fullur aðgangur að vefnum okkar með tæplega 3000 skemmtilegum og spennandi greinum um allt milli himins og jarðar á sviði vísinda og sögu.
  • Lifandi vísindi/Lifandi saga í rafrænni útgáfu á vefnum,
  • Aðeins 1.690 krónur á mánuði.
  • Engin skuldbinding – Þú getur hætt hvenær sem er.

ÁSKRIFT AÐ TÍMARITINU

Þrjú tölublöð + gjöf: Skemmtilegur sjónauki
  • Þrjú næstu tölublöð Lifandi vísinda/Lifandi sögu – sent heim til þín – eins færðu lítinn og vandaðan sjónauka að gjöf.
  • Fullur aðgangur að vefnum okkar – visindi.is – með tæplega 3000 skemmtilegum og spennandi greinum um allt milli himins og jarðar á sviði vísinda og sögu.
  • Spennandi greinar og flottar myndir sem svala forvitni þinni.
  • Þú getur hætt eftir tilboðið en ef þú heldur áfram skuldbindur þú þig aðeins þrjú tölublöð í einu og þú getur sagt upp hvenær sem sem og klárar þá tímabilið sem er hafið.
  • Venjuleg áskrift – þrjú tölublöð – kostar aðeins 7.590 kr

Sjónauki og þriggja blaða áskrift – Alls 3.800 kr.

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Search

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is