Ekspertintervjuet: E-fuel krever drahjelp for å bli lønnsomt
Kan man produsere drivstoff av fanget karbon bærekraftig, er det et spennende alternativ, mener Hans-Aksel Haugen.
Med fanget CO₂, vann og strøm kan man lage flere ulike drivstoff som kan fylles på vanlige forbrenningsmotorer. Disse kan også kan under gitte forutsetninger være karbonnøytrale, siden de kan lages av fornybar energi og ikke-fossile innsatsmidler. Men produksjonen er energikrevende, og produktet blir ikke lønnsomt uten litt drahjelp, sier Hans-Aksel Haugen i SINTEF. Foto: Norsk e-fuel
To selskaper er har konkrete planer om å produsere e-fuel fra CO₂ og hydrogen i Norge. Karbonfangst og -bruk kan ha potensial som vekstindustri i Norge, tror forskningsleder ved SINTEF Hans-Aksel Haugen, men kun under gitte forutsetninger.
Ekspertintervjuet
Hans-Aksel Haugen er forskningsleder ved Avdeling for prosessteknologi, SINTEF Industri.
<2°C: – Finnes det noe marked for slike syntetiske drivstoff?
Hans-Aksel Haugen: – Det kan jo i prinsippet brukes alle steder man bruker fossile drivstoff i dag, men det er et kostnadsspørsmål. For mange sektorer vil det være naturlig å velge annen teknologi når man skal avkarbonisere. Men ikke alle. Selskapet Norsk e-Fuel skal for eksempel lage flydrivstoff på Herøya, og nettopp det er en sektor der mange ser for seg at syntetisk drivstoff vil spille en viktig rolle.
– Hvorfor?
– Fordi det er utfordrende å avkarbonisere luftfarten. Elektrifisering kan på sikt fungere på kortere distanser, men på de lengre er det vanskelig å se for seg. Hydrogen er også komplisert å få til som fly-drivstoff. Her spiller krav til sikkerhet og energitetthet inn.
Det du trenger er et konsentrert drivstoff som er lett og trygt å behandle. Kan man produsere det bærekraftig, er e-fuel da et spennende alternativ. Det koker ned til at miljøregnskapet blir positivt, og kostnadene overkommelige. Og under der ligger virkningsgraden og lurer. For man taper jo energi gjennom hvert trinn.
– Neppe nok biomasse til alle som vil ha
– Ville det vært lurere å bruke karbon fra biomasse i stedet?
– Jeg har begrenset tro på det, i alle fall på lang sikt. Hovedinnvendingen min er at vi har ganske mye fossilt karbon som skal fases ut med bærekraftige alternativer. Det kommer til å være ganske mye etterspørsel etter biomasse, og det blir neppe nok til alle gode formål. Vi må også bevare natur og biologisk mangfold, og vi må ha nok areal til å dyrke mat. Jeg ser for meg at biogent karbon også kommer til å være underlagt strenge reguleringer. Da vil det som blir tilgjengelig kanskje være for dyrt, og da kan direktefangst fra luft, eller CO₂ fra røykgass, være mer lønnsomt.
En fordel med å bruke karbon fra direktefangst, er at det du kan flytte produksjonen rett til en strømkilde. Før snakket man om «stranded gas» – når man fant gassforekomster på steder det var vanskelig å frakte den ut. Nå kan vi kanskje snakke om strandet elektrisitet – steder man har tilgang på fornybar strøm, men ingen kabler. Fordelen med flytende drivstoff er da at det er lett å transportere, har høy energitetthet, og kan håndteres under normale trykk- og temperaturforhold.
Skal du frakte hydrogen i stor skala, må du opp i 700 bar trykk. Og du må fortsatt ha vann for å lage hydrogen. For å lage flytende drivstoff trenger man i prinsippet bare elektrisitet, vann og CO₂.
Slik lager man e-fuel av CO₂, vann og strøm:
E-fuel er syntetiske brensler som kan brukes i vanlige forbrenningsmotorer og lages helt uten fossil energi eller fossile råstoffer. Det er lansert som alternativ til fossile brensler der avkarbonisering ser ut til å bli vanskelig, for eksempel til luftfarten. Men hvordan lager man e-fuel som man kan fylle på et vanlig fly? Hans-Aksel Haugen forklarer
– Vanlig flydrivstoff består av hydrokarboner, altså molekyler som igjen består av karbon og hydrogen. Disse byggeklossene trengs også til å lage e-fuel. Karbonet får du fra CO₂. Hydrogenet kan vi lage av vann. Da bruker du strøm for å spalte vannet ved elektrolyse.
Etterpå må du spalte oksygenet fra karbonet i CO₂, og til slutt få dette karbonet eller karbonmonoksid (CO) til å reagere med hydrogenet du nettopp laget. Det finnes litt ulike varianter av metoden, men felles er at de krever ganske mye energi og i tillegg en katalysator.
Det må gjerne litt kondisjonering til for å få blandingen akkurat slik du vil. Men du får til slutt et drivstoff. I tillegg får du oksygen som et biprodukt fra vannelektrolysen, det kan være lurt å tenke på å ha noe å bruke det til.
– Behovet for energi vil øke
– Hvorfor bør vi drive med dette i Norge? Kan vi ikke heller bare selge overskuddskraften?
– Vi er jo en kraftnasjon, spørsmålet er om vi er bedre rustet for dette enn andre steder i fremtiden, hvis strømmen da flyter fritt i hele Europa. Det blir et pris- og kostnadsspørsmål.
Jeg tenker vi i alle fall bør vurdere dette som ett av mange felt vi kan bruke kraften vår til. Nå er det innimellom til og med negative priser på kraft i markedet. Det er selvsagt ikke gitt at den situasjonen varer, behovet for energi vil etter alt å dømme øke og tilgangen til ny energi er begrenset. Selv om vi har store utnyttbare ressurser, ser vi jo at utbygging av spesielt vindkraft på land skaper mye unødvendig konflikt. Når det er sagt: Så lenge vi har et overskudd, gir det mening å konvertere den til en annen energibærer.
– Må skje noe med CO₂-prisen
– Hvor store forventninger bør vi ha til CO₂-bruk som ny industri i Norge i fremtiden?
– Det er interesse i en god del bransjer for det. Klart at man i stedet for å bare fange CO₂ og deponere i Nordsjøen, kan bruke det som råstoff. Kanskje tjene penger eller spare kostnader. Smelteverk og annen industri er interessert i CCU. Men – det er jo noen forbehold og betraktninger.
Skal dette bli lønnsomt, vil man helst ha en god pris på det man skal lage av CO₂’en. Da er ofte volumet deretter. Pøser man inn et produkt, blir markedet et annet, og prisen går ned. Man snakker ofte om noen få, relativt små nisjeområder hvor dette kan ordentlig lønnsomt.
Petrokjemi kan være et interessant område, og volumene er også større, og e-fuel fra CO₂ godt kan puttes i den båsen. Innenfor kjemisk industri generelt, er det en del muligheter. Alt man i dag lager av olje, kan i prinsippet lages av CO₂. Det er imidlertid alltid et spørsmål om hvordan man kommer ut sammenliknet med alternative produksjonsmetoder.
Og så må det noe skje med prisen. CO₂-markedet må fungere skikkelig dersom dette skal ta av. Da må man få et kvoteregime med priser i alle fall i overkant av 500 kroner per tonn.
– Karbonbruk begrenset betydning for klima
– Men er det spesielt bra for klimaet at vi bruker karbonet, heller enn å lagre det?
Siden 2012 har magasinet <2°C kommet ut omtrent en gang i året med «siste nytt» om klimaendringene og energiomstillingen. Denne høsten utvider vi <2°C-porteføljen med et nytt og enklere format vi kaller temanotat der vi presenterer ett bestemt tema eller problemstilling.
Historiens første <2°C temanotat handler om e-fuel, drivstoff som fremstilles av hydrogen og CO2 ved hjelp av fornybar elektrisitet. Dette intervjuet er del av grunnlagsmaterialet til notatet.
– Jeg tror du kan snu på det – vi vil ikke kunne bruke tilstrekkelig karbon på denne måten for at det skal kunne ha noen særlig betydning. Som klimatiltak er det mer effektivt med fangst og lagring, altså CCS, fordi vi snakker om så store volumer som må fanges for at det skal ha effekt, at bruk av CO₂ vil ha begrenset praktisk betydning i klimasammenheng.
Hovedgrunnen til å drive med bruk av CO₂ i industri, må være at man tjener penger eller reduserer kostnader i forhold til alternativene. Og at det gir en alternativ kontantstrøm til de som driver med CO₂-fangst, så de får virksomheten opp i skala. De må samtidig også bli kvitt CO₂’en sin på en ordentlig måte, så det ikke blir «catch and release».
– Det blir jo «catch and release» hvis du brenner drivstoffet?
– Ja, men uansett er det bedre med gjenbruk av karbonet enn kun å brenne det og så slippe ut CO₂. Altså sirkulær økonomi versus lineær. Og husk også at noe av formålet er å få cash inn i fangstapparatet. Vi kommer selvsagt ikke unna de geologiske lagrene, det er der klimaløsningen ligger. Men vi trenger å gjøre fangsten mest mulig lønnsom, eller i hvert fall mindre ulønnsom, for å komme i gang og for å få fart i satsningen. Og jo større inntekter, jo bedre. Derfor tenker jeg at også CO₂ til økt oljeutvinning er positivt – fordi det gir cash inn, selv om det også gir olje og mer CO₂ ut. Dette er kontroversielt, men hvis vi regner på det, og finner at vi likevel ville sett den samme mengden olje på markedet uten CO₂-injeksjon, synes jeg det er vanskelig å finne gode motargumenter.
– Beste klimaregnskap med direktefangst fra luft
– Så e-fuel er en del av løsningen på klimaproblemet?
– Ja, i den forstand at hver liter e-fuel fortrenger en liter fossilt drivstoff. Du reduserer totalutslippet av CO₂. Men det beste regnskapet får du da dersom man bygger drivstoffet på CO₂ som kommer fra direktefangst. Da kan du få en sann sirkulær løsning – du får et slags eget karbonkretsløp for e-fuel, som også er en klimapositiv løsning.
Hvor stor del av løsningen det blir, er mer åpent. På kort sikt, 10-20 år, tror jeg ikke det er veldig stort. Nå bygger vi jo opp en sirkulærøkonomi, og da skal man ikke ha forventninger om at alt er på plass på kort tid. Og det vil uansett være løsningen med lavest totale kostnader som vil vinne. Men myndighetene kan påvirke utviklingen i den retningen de ønsker. El-bil satsningen er et godt eksempel på det.
– Men gitt at vi ønsker at e-fuel skal erstatte fossilt flybensin – og få produksjonskostnadene på det første ned, og gjøre det siste så dyrt at det ikke lønner seg – hvordan går vi frem? Hvor skal vi sette inn skattetrykket, hvor skal vi hjelpe med subsidier sånn at e-fuel blir lønnsomt?
– Det er det vanskelig å finne et godt svar på. Men et fornuftig sted å begynne, er å sette en høy nok pris på CO₂-utslipp. Så tenker jeg at man hele tiden må være på vakt for at man ikke gjør teknologiselektive tiltak. Det man skal få til er utslippsreduksjon – og da er det ikke nødvendigvis klokt å binde seg til en gitt teknologisk løsning. Man får lønnsomhet i de teknologiene som har livets rett. Og at flere teknologier kan konkurrere om å gi mest utslippsreduksjon for pengene, bør sees på som en god ting.