|
Getting your Trinity Audio player ready...
|
Højeste elpris i EU
Hele EU- også Danmark- er langt fra at være selvforsynende med grøn el. Vi har mange vindmøller og solceller med produktion af ustyrligt varierende og ofte pauserende el.
Den nødvendige styrbare og stabile elproduktion sker dog stadig ved afbrænding af importeret fossilt brændsel samt træflis ofte fra fjerne lande.
Kun i juridisk henseende kan træflis el betegnes som grøn el, da CO2-opslugende erstatningstræer først er tilsvarende udviklet efter godt 100 år.
Med dette system samt en række afgifter har Danmark i mange år har haft EU’s højeste elpris for almindelige forbrugere. I øjeblikket er prisen ca. det dobbelte af den gennemsnitlige elpris i EU og den varierer tit og meget.
Med den nuværende danske energipolitik vil dette fortsætte med en forventelig endnu højere pris og periodevis mangel på grøn el til alle.
Dette skyldes, at den kommende udbygning med vind og sol vil kræve en kæmpeinvestering til møller og solceller samt til opbygning af et grønt back-up system uden brug af træflis. Hertil kommer en meget stor udbygning af vort elnet.
Hvorfor ikke nytænke og gå efter en fremtid med hjemmelavet, billigere og prisstabil grøn el fx til fast pris på langtidskontrakter? Vort mål er jo maksimal elektrificering!
Inspiration fra andre EU lande
En national meningsmåling har netop vist, at mere end hver anden vælger nu er åben for atomkraft i Danmark og kun hver fjerde er imod.
Der går nok en rum tid med megen diskussion, inden dette tiltrædes af politikerne, hvorfor vi til vor analyse af mulige scenarier for grøn el har valgt Belgien som regneeksempel.
Der har man ret sammenlignelige ydelser fra fossile brændsler og fra vind+sol som i Danmark og desuden har man kernekraft.
Biomasse og affald spiller derimod en forbavsende ringe rolle, ca. 3,5 % af den belgiske elforsyning. Der er også lidt vandkraft ca. 1%, men med tilstrækkelig kapacitet til at genstarte de andre kraftværker efter et strømudfald.
Vore tal og diagrammer bygger alle på Entsoes timetal for januar til juni 2023 og vi anvender ordet ”Load” for strømforbrug. Og ordet ”fornybar” fremfor vedvarende energi-vind og sol- der både varierer og pauserer.
Vi ser herefter på konsekvenserne af tre muligheder for at opnå en fossilfri elproduktion.
- Udbygning af vind+solkraft og afskaffelse af kernekraft
- Udbygning af kernekraft og bevarelse af den nuværende vind+solkraft
- Udbygning af kernekraft og langsom afskaffelse af vind+solkraft
Vindmøller og solceller har en levetid på ca. 25 år, og de vil i mulighed 3 evtl kunne udfases på grund af ælde i samme takt som kernekraften udbygges.
Alle beregninger baseres på tal fra første halvår 2023. Vi erkender, at vindkraften kan variere betydeligt fra år til år, men vi lægger vægt på at bruge aktuelle tal.
Solenergien er mere konstant, eller rettere mere forudsigelig. Den findes ikke om natten. I juni ydede den 10 gange så meget som i januar, medens vinden ydede 2,6 gange så meget i januar som i juni.
Figur 1 illustrerer de faktiske forhold i Belgien i første halvår 2023. Vind og sols kraftige variation springer i øjnene. Derfor kan de ikke stå alene. Oven i købet går de ofte tilsammen i NUL. Så selv ved en kraftig forøgelse af deres kapacitet, vil det stadig være nødvendigt med en back-up kapacitet stor nok til at dække hele nationens elforbrug.
Det ses også, at en flerdobling af kapaciteten for vind og sol, ofte ville medføre en ydelse, der er langt større end forbruget men kun i kortere tid.
Tabel 1 herunder angiver tallene baserede på timeværdierne for hver af halvårets 4344 timer.
En udbredt populær forklaring fra den ”grønne” industri og dens afhængige leverandører, klimamyndigheder og mange politikere er, at det altid blæser et eller andet sted. Dette modsiges af tallene for såvel off-shore som on-shore vindkraft i tabel 1. Stdafv i tabellens nederste linje betyder standardafvigelse- et statistisk begreb, der beskriver variationens størrelse. Et lille tal betyder lille variation, et stort tal stor variation. Det skal bemærkes i tredjenederste linje, at ydelsen fra vind + sol ofte går i NUL.
Det er imponerende, at de ansvarlige politikere, virksomheder, teknikere mv. har kunnet få befolkningen til at overse og leve med de problemer, som vind-og solkrafts ustabilitet forårsager. Af tabel 1 og figur 1 fremgår, at kernekraften er anderledes stabil. Hertil kommer, at den er styrbar.
En yderligere grønvask komplikation er, at der altid oplyses om møllernes ydelser på årsbasis, selvom de kun leverer el en del af året, og da er det en ustyrligt varierende el. Derved overlader industrien det til politikerne og skatteyderne selv at løse disse problemer og selv betale for de nødvendige supplerende tekniske anlæg til back-up. Der må derfor ofte tilkøbes el på den internationale elbørs til varierende, ofte høje priser. Det går nogenlunde til dagligt, men vil med stor garanti fejle i krisesituationer. I sådanne er selvforsyning den eneste sikre vej.
Det belgiske elforbrug varierer mellem 6000 MW og 12000 MW, (i DK mellem 2400 MW og 5400 MW ). Vind + sol ydelsen varierede i perioden mellem 3 og 7731 MW (i DK mellem 85 og 7346 MW). Så det er klart, at uanset hvilken faktor, man ville forøge disse med, vil der være brug for back-up. Hertil har Belgien fx sin kernekraft, medens Danmark stadig ikke har en grøn back-up, men må importere el og/eller fyre med træflis, kul og olie.
Nedenstående har vi beregnet kravene til belgisk back-up, stadig på basis af tallene fra 1. halvår 2023. Tallene viser ikke eksakt et fremtidigt forløb, men er realistiske, og bør give anledning til politiske overvejelser i både Belgien og Danmark.
Vi har efterfølgende regnet med, at uanset hvilket back-up medie, man vælger, vil der være et tab på 10% af den indsatte energi ved lagringen og et tab på 40% ved regenereringen. I alt et tab på 46% af den energi, der udtages til lagring. Tabet på 46% må endda anses som lavt sat.
Danmark har hidtil klaret sig bedre takket være et nært samarbejde med Norge og Sverige. Her har vi næsten tabsfrit – bortset fra tabet i de lange transmissions-ledninger – kunnet bede Norge og Sverige om at lukke ned for vandet til deres vandkraftværker, når vi havde overskydende vindkraft at tilbyde dem. Omvendt ved vindstille.
Et udmærket system. Men kapaciteten rækker ikke til hele Nord Europas behov. Pumpekraftværker vil også være helt utilstrækkelige, og i øvrigt med meget begrænsede etableringsmuligheder.
Der synes heller ikke at være muligheder i batterier, da de stadig i de nødvendige størrelser er alt for dyre. Så tilbage står brint, der ved elektrolyse kan fremstilles af overskudsstrøm med et tab på 10 % og igen omdannes til elektricitet med et udbytte på højst 60 %. Tallene er laboratorietal, så i virkeligheden vil de med sikkerhed være mindre gunstige. De nødvendige anlæg, elektrolyseceller, brintlager og brændselsceller er heller ikke billige, hverken i anskaffelse eller drift.
Brint har dog den ulempe, at de nødvendige lagre vil være helt urealistisk store.
Konklusion: I årevis har det været forstemmende, at den vigtige energidebat om omstillingen til grøn el har været og stadig er særdeles grønvasket af et flertal af danske politikere, danske myndigheder, den ”grønne industri” og dennes leverandører. Der er mængder af information om fordelene ved at bruge vind og solenergi.
Men eet meget vigtigt forhold fejes konsekvent ind under gulvtæppet, at vind + sol varierer hyppigt, ukontrollabelt og voldsomt. I Danmark var variationen i første halvår 2023 mellem 2 % og 184 % med en middelværdi på 66 % af forbruget. Mønstret gentager sig hver eneste uge med voldsomme forskelle mellem produktion og forbrug.
Et andet forhold er, at selv om man i 100 år har kunnet omdanne elektricitet til brint, brint til metanol og derefter igen tilbage til elektricitet, bliver denne prohibitivt dyr.
Et tredje forhold er, at back-up kun i dag og en del år i meget begrænset omfang kan være grøn el.
Den danske befolkning er tålmodig, men fortjener ikke fortsat at blive pacificeret med en reel mangel på teknologineutral oplysning om dette samfunds- og sikkerhedsvigtige område.
1: Udbygning af vind+solkraft og afskaffelse af kernekraft og fossile brændsler
Under ovennævnte forudsætninger om tabet ved processerne finder man
Beregnede belgiske tal:
Forøgelse af vind + sol med en faktor 4,6.
Ydelse fra vind + sol mellem 0,01 og 36 GW,
Tilgang til lager mellem 0 og 26 GW
Tilgang fra lager mellem 0 og 12 GW.
Lagerstørrelse 20 mio m³ brint ved 80 bar sv.t. en kugle m diameter 339 meter
Beregnede danske tal:
Forøgelse af vind + sol med en faktor 1,8.
Ydelse fra vind + sol mellem 0,15 og 13 GW,
Tilgang til lager mellem 0 og 9 GW
Tilgang fra lager mellem 0 og 5 GW.
Lagerstørrelse 3,5 mio m³ brint ved 80 bar sv.t. en kugle m diameter 190 meter.
Figur 2 viser elproduktionen fra vind og sol, som stort set ikke på noget tidspunkt har været i stand til at dække det belgiske elforbrug, selv ikke i et kort tidsrum.
I Figur 3 er den belgiske vind+sol produktion af el forøget med en faktor 4,6. Den gennemsnitlige produktion af vind+sol el vil da kunne dække det gennemsnitlige elforbrug. Vi har beregnet på et back-up system bestående af fremstilling af brint, opbevaring af dette og anvendelse i en forbrændingsmotor. Så langt vi kan se frem er denne løsning teknisk og økonomisk umulig.
Figur 4 og figur 5 nedenfor illustrerer dels tilgang af el til back-up systemet og dels back-up ydelsen, hvis man ville vælge at udbygge vind+solenergien. Lagringstabet beregnes at være 46% af den til lagring udtagne elmængde.
Tabet beregnes at være i gennemsnit 1945 MW, svarende til 17 GWh per år. Med en elpris på 70 øre/kWh er dette tab 12 milliarder kroner/år.
Konklusion: En strømforsyning alene baseret på vind og sol vil være både teknisk og økonomisk urealisabel.
Danske politikere, myndigheder, den ”grønne” industri og en række ”grønne” rådgivende ingeniørfirmaer er dog ikke nået dertil i deres tankegange. Men en del af deres ingeniører er det – på tomandshånd.
2: Udbygning af kernekraften og bevarelse af den nuværende vind + solkraft. Afskaffelse af fossile brændsler.
Valgte man denne løsning ville perioden januar til juni 2023 komme til at se ud som vist i figur 6.
Under denne forudsætning ville man skulle forøge kernekraften med en faktor 2,0 og energilageret ville skulle svare til 10 dages gennemsnitsproduktion af sol + vind. Dette svarer til 1749 GWh eller omregnet til brint ved et tryk på 80 bar en kugle med en diameter på 223 m til opbevaring af brint. Det ville dog utvivlsomt være meget billigere at indrette de belgiske kernekraftværker, så de til stadighed kunne yde i nærheden af deres beregnede nye kapacitet på 9936 MW.
Sammenligner man figur 7 og 8 nedenfor med figur 4 og 5 ovenfor vil man bemærke det ikke uvæsentlige, at kravene til back-up systemernes kapacitet vil være væsentligt lavere, hvis man vælger at udbygge kernekraften i stedet for vind + solar.
Forlader man sig på vind og sol alene vil back-up systemet iflg. fig. 4 og 5, skulle kunne modtage en lagertilgang på 25 GW og give returydelse på omtrent 12 GW.
Bevarer man vind+sol og udbygger kernekraften skal back-up systemet kunne klare en tilgang på 6 GW og en returleverance på 4 GW.
Vi kender ikke priserne. Men anlæg til brintfremstilling er ikke billige. Så det vil gøre en forskel, om de skal have den ene eller den anden kapacitet.
Desuden vil man naturligvis ikke slavisk lade en fremtidig kernekraft følge den nuværende produktionsprofil, idet kernekraft kan reguleres, og dermed reduceres back-up behovet.
Konklusion: I Belgien vil der være behov for en fordobling af kernekraften. I Danmark skal kernekraft opbygges fra grunden. Det internationale energiagentur anslår at, der efter en beslutning om anskaffelse af kernekraft skal bruges 6-7 år til planlægning og bygning af et sådant værk.
Såfremt man vælger seriebyggede, allerede fungerende koreanske værker, fx 2 stk a 1,5 GW, vil de kunne leveres inden for ovennævnte tidsfrist. Der er flere andre mulige leverandører. Skulle man i stedet ønske at anskaffe eller supplere med et antal små modulære reaktorer (SMR) a 100 MW af containerstørrelse og også seriebyggede, er der også adskillige leverandører. Heraf er 2 danske: Copenhagen Atomics og Seaborg Technologies, begge i København, men også med aktiviteter i andre lande. Begge vil være leveringsdygtige i prototyper i 2027. Meget store fordele ved SMR er, at de fylder ganske lidt og i princippet kan opstilles nær el-forbrugerne og dermed spare kostbare udbygninger af elnettet.
3: Udbygning af kernekraft og langsom afskaffelse af vind+solkraft. Afskaffelse af fossile brændsler.
Vindmøller og solceller har en levetid på ca. 25 år og de vil kunne udfases pga af ælde i samme takt som kernekraften udbygges.
Vælges denne løsning med udbygning af kernekraft og udfasning af vind og sol, ville man ved slavisk kopiering af det nuværende produktionsmønster få elproduktion og -forbrug som vist på figur 9. Men kernekraft kan reguleres indenfor ret vide grænser. Derfor vil en ren kernekraftløsning give en anden og bedre produktionsprofil og der vil ikke være behov for et stort back-up system. Man ville sandsynligvis kunne klare sig med forbrænding af affald og indenlandsk biomasse.
Kernekraften skulle da forøges med en faktor 2,6. Kernekraft kan også producere brint til brug i den kemiske industri, når elforbruget mindskes om natten og i week-ender.
Konklusion: Ved kernekraft er sikkerheden mod radioaktiv stråling af afgørende betydning. Verdens 423 operationelle kernekraftværker i 32 lande i 2021 har ikke haft uheld med dødsfald til følge. Kun det ganske særligt dårligt byggede og dårligt drevne Tjernobyl kraftværk i den daværende Sovjetunion har haft sådanne dødsfald og en samtidig stor spredning af radioaktivt materiale. Langtidsholdbart radioaktivt affald fra produktionen er i dag langt mindre i moderne værker end i de tidligere værker.
Videre har Finland og Sverige, som de første bygget dybtliggende klippehuler til sådant affald og flere lande er undervejs. Et lille land som Danmark skulle derfor nok have mulighed for at leje sig til denne service fremfor selv at bygge en sådan.
Der er mange fordele ved at bygge kernekraftværker fremfor fx havvindmøller. Kernekraft behøver ikke et stort og dyrt back-up system, kræver langt mindre arealer, og de kan lægges nær forbrugerne, så lange kabler i hav og på land kan undgås. Havkabler kan ikke terrorsikres. Kernekraftværker- især af SMR typen- fylder ikke meget i landskabet, de støjer ikke, og de vil kunne holde i 60-80 år mod vindmøllers og solcellers 25-30 år. De bedste og nu lukkede tyske kernekraftværker kunne over mange år yde i gennemsnit over 90 % af deres nominelle kapacitet. De bedste havvindmøller godt 50%, svingende vildt og uforudsigeligt mellem 0 (NUL) og tæt på 100% af deres kapacitet.
Samlet konklusion
Vor artikel må ikke opfattes som en fuldstændig og eksakt beskrivelse af alle de mange overvejelser, der skal foretages, inden man foretager sine endelige valg. Men det er en talbaseret vurdering af nogle relevante alternativer.
Vind+sol har de ubestridelige ulemper, at de varierer og ikke kan reguleres. Og nabolandes ydelser følges i forbløffende grad ad, således, at der ikke er alverden vundet ved at trække kraftige kabler fra land til land eller ved at satse på store fortjenester ved el-eksport. Det er derfor meningsløst blot at bygge flere og flere havvindmøller, end der er umiddelbart dansk behov for.
Opbygning af det hertil nødvendige store back-up system med dets betydelige energitab vil blive kostbar og langvarig. Det vil betyde mange år med høje og stærkt varierende elpriser. Denne udviklingsvej er derfor ikke anbefalelsesværdig.
De seneste opinionsundersøgelser viser, at et flertal af befolkningen ønsker, at atomkraftens muligheder undersøges. Det er derfor på tide, at politikerne fjerner det middelalderlige forbud mod erkendelse af en ny videnskabelig virkelighed- i dette tilfælde anvendelse af kernekraft i dansk energiforsyning. I stedet bør man overgå til teknologineutralitet.
De andre to alternativer vil give bedre mulighed for at opnå forsyningssikker og billig grøn el. Om det ene eller andet i længden bliver bedst for Danmark, vil teknologineutrale markedskræfter og årlige analyser af alle betydende økonomi elementer kunne afgøre efter kort tid.
Ib Andersen, klimahygiejniker, dr.med.
Søren Kjærsgaard, civilingeniør
