NY PLATFORM OPTIMERER DE AFBALANCEREDE OMKOSTNINGER FOR E-BRINT OG E-BRÆNDSTOF

04.05.2023

Det er i dag nødvendigt at fremskynde realiseringen af e-brændstofanlæg og -projekter, hvis vi skal kunne fremme dekarboniseringen af sektorer, hvor CO2-reduktion er vanskelig, og sikre, at den grønne omstilling sker i tide. Problemet er ofte knyttet til de mange teknoøkonomiske parametre, som medfører en høj risiko i beslutningstagningen for gigaprojekter. En ny model, som foretager teknoøkonomiske vurderinger i en tidlig fase med henblik på at minimere de afbalancerede omkostninger for e-brændstof samt de økonomiske risici, vinder i øjeblikket frem på markedet.

HØJ RISIKO I BESLUTNINGSTAGNINGEN FORSINKER GIGAPROJEKTER

Det globale marked for bæredygtige energiløsninger vokser i øjeblikket til nye højder. Det betyder, at efterspørgslen på brint (H2) forventes at nå 180 Mt/år i 2030. Hvis det antages, at en fjerdedel af denne H2 vil komme fra elektrolyse af vand, og at størstedelen af eksisterende projekter samt dem, der vil blive gennemført i den nærmeste fremtid, kun vil udgøre nogle få hundrede MW og sjældent nå op i GW-størrelse, så vil det være nødvendigt at realisere 300-500 grønne H2-projekter globalt.

Lige nu er der udmeldt over 500 projekter globalt, men eftersom der på nuværende tidspunkt kun er truffet endelig investeringsbeslutning for omkring 5 %, så forventes det, at antallet af realiserede projekter vil være meget lavt. For mange teknoøkonomiske parametre gør det risikabelt at træffe endelige investeringsbeslutninger. Eksempelvis skal man ramme den rigtige balance mellem de installerede vind-, sol- og batterikapaciteter og elektrolysekapaciteten samt produktlagringskapaciteten. Udfordringen kompliceres yderligere af, at der skal tages højde for adgangen til et elnet til vedvarende elektricitet med variable købs- og begrænsningspriser. Dertil kommer scenarier med grøn metanol eller bæredygtigt flybrændstof, hvor det vil være nødvendigt at importere eller fange biogen CO2, hvis projektet også skal omfatte generering eller forgasning af strøm fra biomasse. 

Problemet består af et sæt ligninger med flere variable, hvor der er flere ubekendte, end der er ligninger. Det betyder kort sagt, at vi står over for et optimeringsproblem med et sæt begrænsninger og en objektiv funktion, hvor de afbalancerede omkostninger for brint eller grønt brændstof skal minimeres. 

For at minimere projektets økonomiske risici er det derfor afgørende, at der i en tidlig fase foretages en teknoøkonomisk vurdering ved hjælp af pålidelige modeller.

TIDLIG TEKNOØKONOMISK OPTIMERING

Sidste år lanceredes en teknoøkonomisk modelleringsplatform på markedet, som skal øge andelen af projekter med endelig investeringsbeslutning og reducere udviklingsomkostningerne. Platformen vil optimere dimensioneringen af over 20 led i værdikæden fra kapaciteter til vedvarende energi over energilagring til den afsluttende produktsyntese og destillation med henblik på at fastlægge den ideelle systemkonfiguration til produktion af grønt brændstof med minimale afbalancerede omkostninger for brændstof. Resultaterne gør det muligt for beslutningstagere at reducere risikoen ved investering i projektet og udvikle de teknisk og økonomisk mest levedygtige projekter.

Input til modellen består af profiler for vedvarende elektricitet og CO2-sourcing, som enten oplyses af kunden eller baseres på vores beregninger.  Den objektive funktion eller omkostningsfunktionen er de afbalancerede omkostninger for grønt brændstof som metanol, ammoniak, brint og bæredygtigt flybrændstof, som skal minimeres.  De gennemførlige løsninger skal overholde alle eksterne og interne begrænsninger, som er pålagt modellen, eksempelvis lovmæssige begrænsninger for produktion af brændstof, der kan certificeres, (eksterne) og tekniske begrænsninger for driftsmæssige grænser (interne).

Når modellen er optimeret, vil den give værdifulde informationer om eksempelvis variationen i sæsonlagre til forsyning og produkt, mere specifikt CO2 som forsyning og råmetanol som produkt. Den viser kvantitativt eksempelvis ændringerne i lagring af CO2 afhængigt af variationen i input fra både vind, sol og CO2-kilde. Dette gør det muligt at minimere omkostningerne til lagringsfaciliteter for projektet.

Den optimerede sol- og vindkapacitet for et specifikt brintproduktionsbehov foreslås på basis af inputtet for variationen i sol- og vindenergi time for time. Modellen beregner også indtægterne ved en optimeret begrænsningsstrategi.

Desuden tager modellen højde for andre begrænsninger, som er relateret til anlæggets placering samt placeringen af anlæggene til vedvarende energi, for eksempel bebygget areal, tilslutning til elnettet og transmissionsomkostninger. Vedvarende vind- og solenergi er arealintensive teknologier, og der kan være begrænsede egnede arealer til rådighed. Tilsvarende kan valget af projektets placering også have stor betydning for transmissions- og transportomkostningerne.

OPTIMEREDE KAPACITETER FOR HELE VÆRDIKÆDEN

Udover de afbalancerede omkostninger for grønt brændstof som modellen viser, rapporteres de optimerede kapaciteter for hele værdikæden. I et grønt produktionsanlæg med flere formål, f.eks. til metanol og ammoniak, definerer modellen kapaciteten for blandet vedvarende elektricitet, batterilagring, metanol, ammoniakanlæggets kapacitet m.v.  

Den viser en analyse af de afbalancerede omkostninger for grønt brændstof i hele værdikæden ved at angive bidraget fra hvert trin fra vedvarende elproduktion til transmission, elektrolyse og lagring, kemisk syntese og transport.

I DRIFT SIDEN BEGYNDELSEN AF 2022

Platformen er ikke software i traditionel forstand, men et værktøj som danner grundlag for beslutningstagning på et solidt grundlag i forbindelse med store grønne brændstof- og kemiprojekter. I det første år efter lanceringen har det været brugt i projekter i flere lande. Modellen opdateres og valideres løbende, og alle nye funktioner gennemgås af fagfæller hos eksterne tredjeparter, før de tages i brug.