Studie: Sådan kan man mindske brugen af biomasse i fremtidens vedvarende energisystemer

Du har måske hørt, at vi brænder træ af for at få el og varme – det er den type energiproduktion, der kaldes afbrænding af biomasse.

Faktisk er Danmark det land, der brænder mest træ af per indbygger for at få energi, viser en artikel i Information.

Men brugen af træbiomasse har været heftigt diskuteret og bliver skarpt kritiseret af blandt EU’s videnskabsakademi, European Academies Science Advisory Council (EASAC).

Den intensive afbrænding af træ skader klimaet, og det er ‘perverst’ at kalde biomasse for klimaneutral, lyder det fra EASAC i en netop offentliggjort pressemeddelelse. (Læs mere om debatten om biomasse i boksen under artiklen)

Men er det overhovedet muligt at skrue et vedvarende energisystem sammen uden at få energi fra træafbrænding?

Energiforsyning uden biomasse kræver tre ting

Det har en gruppe danske forskere kortlagt i et nyt studie publiceret i tidsskriftet Applied Energy.

Forskerne har opstillet en række scenarier for en energiforsyning, hvor nogle af dem er med udgangspunkt i en mindre – eller helt ingen – brug af biomasse.

Resultaterne viser:

1. Det vil kræve en høj grad af elektrificering at skabe et energisystem, hvor vi bruger mindre biomasse (elbiler og elfærger er et eksempel på elektrificering )
2. Brint vil udgøre en betydelig del af sådan et energisystem.
3. Størstedelen af energien kommer fra vindmøller og solceller.

»Generelt er det billigere at elektrificere, så jo mere vi kan gøre det, jo mindre brint skal vi bruge for at holde biomasseforbruget på et bæredygtigt niveau,« siger førsteforfatter på studiet, Anders Winther Mortensen, ph.d.-studerende på SDU Livscykluscenter, Institut for Kemi-, Bio- og Miljøteknologi ved Syddansk Universitet.

\ Læs mere

Fra biomasse til benzin på den mest effektive måde

Vil stadig være brug for biomasse

Helt grundlæggende har det danske forskerhold undersøgt, hvad der trin for trin skal til for at skabe et 100 procent vedvarende energisystem, der holder sig på et mere bæredygtigt forbrug af biomasse.

I studiet er der særligt to scenarier, der vil sikre det. I de scenarier vil en større del af vores energi komme fra vind- og solenergi, brint/biogas og elektrobrændstoffer (se scenarierne i figuren herunder):

• I scenarie DS7 indgår både sol- og vindenergi, brint/biogasser og biomasse – men biomasse fylder mindre i energisystemet. I det scenarie skal cement bruges til at lagre CO₂. Det kan være en økonomisk optimal måde at holde sig under et bæredygtigt forbrug af biomasse på, lyder det i studiet.
• I scenarie DS8 indgår ligeledes en elektrificering, brint/biogasser, og biomasse (i mindre grad) som en del af den samlede løsning. Dog er der indlagt teknologien DAC til at trække CO₂ ud af luften. Det er formentlig en løsning, der er klimamæssigt optimal, men også dyr, da DAC stadig er en dyr teknologi.

\ Læs mere

Geotermi: Danmark ligger ovenpå et skatkammer af vedvarende energi – men hvor meget af den kan vi udnytte?

\ Læs mere

Elektrolyse kan lagre grøn energi – ny forskningsmetode skal gøre teknologien rentabel

Kan vi ikke bare elektrificere det hele?

Måske sidder du så allerede og tænker, hvorfor vi ikke bare elektrificerer hele samfundet eller udelukkende bruger sol- og vindenergi?

Faktisk kan vi elektrificere meget af vores energisystem, men eksempelvis fly, tung transport og visse typer af industri er svære at sætte strøm til, lyder det fra Anders Winther Mortensen.

Derfor er der ligeledes brug for andre energiformer i et vedvarende enerigsystem.

»Hvis vi ikke får indarbejdet et mere fleksibelt forbrug som eksempelvis et elektrolyseanlæg, der kan producere brint, når vi har rigeligt med vind og sol, så bliver det svært at integrere nok vind og sol til at få biomassen ned på et bæredygtigt niveau,« erkender forskeren.

Og selv om vi optimerer sol, vind og brint vil biomasse imidlertid stadig være en del af vores energiproduktion.

Gylle og andre restprodukter fra landbruget kan eksempelvis bruges, så biomasse i en mindre skala har stadig sin berettigelse i energisystemet, som scenarie 7 og 8 også viser, forklarer Anders Winther Mortensen.

Hvis du vil være med i en debat om fremtidens enerisystemer og mange andre emner, så hop ind i Videnskab.dk’s Facebook-gruppe Red Verden.

\ Læs mere

Biomasse til energi har stort potentiale

Vi kan ikke komme uden om brint og biogas

Men hvordan ved man, hvornår vi er på et bæredygtigt forbrug af biomasse?

Forestil dig to bigballer. Du ved, de store, runde, tætpakkede baller, du suser forbi på markerne.

Mere teknisk svarer de to bigballer til 20 GigaJoule (GJ). Og det er, hvad beregninger i studiet viser, at man vil have til rådighed af biomasse om året per person i 2050.

Tallene er med udgangspunkt i FN’s fremskrivninger om, at vi vil være cirka 10 milliarder mennesker på Jorden i 2050, og at levestandarden generelt stiger.

Grundlæggende betyder det altså, at vi skal under 20 GigaJoule per person om året, hvis vores forbrug af biomasse skal siges at være bæredygtigt på et globalt niveau. Altså svarende til de to bigballer.

Danskerne brugte i 2018 cirka 27 GJ biomasse per person til energi. Heraf cirka 20 GJ træ, viser en analyse fra Energistyrelsen.

Hvis man skal under de to bigballer på globalt niveau i 2050, så vil brint og biogas, sammen med en øget elektrificering af samfundet, være en del af løsningen, forklarer medforfatter på studiet Henrik Wenzel, der er professor og centerleder på SDU Livscykluscenter, til Videnskab.dk.

I dag arbejdes der allerede på metoder til at lave grønt flybrændstof i Danmark gennem CO₂, brint og biogas fra gylle og fødevareaffald.

Det betyder groft sagt, at man hiver CO₂ ud af luften og kombinerer det med brint, som man får fra strøm, der er blevet skabt af for eksempel vindmøller. Det kaldes elektrobrændstoffer, hvilket du kan læse mere om her.

I fremtiden kan vi forvente, at energisystem i Danmark får elektrificeret transporten og vores varmeforsyning, lyder det fra Henrik Wenzel.

\ Læs mere

Forskere: Millioner af landvindmøller i Europa kunne skabe mere strøm, end hele verden bruger

Peger på relevante scenarier

Energiforsker Philip Loldrup Fosbøl har læst studiet for Videnskab.dk og mener, at det et »fint og relevant studie.«

Et energisystem, hvor biomasse fylder en så lille del af vores vedvarende energiproduktion, som beregningerne forudsætter, har imidlertid længere udsigter, uddyber energiforskeren, der ikke har været en del af forskningen.

Men studiet peger på nogle relevante scenarier:

»Der en mængde biomasse til rådighed, viser tallene, og det nytter ikke noget, man laver et samfund på verdensplan, hvor der bruges for meget træbiomasse. Studiet her viser, at et samfund med mindre brug af biomasse, der kører på vedvarende energi, kan ligge i størrelsesordenen mellem scenarie 7 og 8,« siger Philip Loldrup Fosbøl, der lektor ved Center for Energy Resources Engineering (CERE), Institut for Kemiteknik på DTU.

Nogle af forskernes scenarier indebærer, at man bruger teknologier, hvor man hiver CO₂ ud af luften. Den slags teknologi er dyrt. Og som altid spiller økonomi en rolle for, hvilke scenarier der er mest sandsynlige.

»Et scenarie uden ‘direct air capture’ (teknologi, hvor man hiver CO₂ ud af luften; red.) vil overordnet set være væsentligt billigere,« konstaterer Philip Loldrup Fosbøl og tilføjer, at der dog er indikationer på, at det er ved at blive billigere at hive CO₂ ud af luften.

Samtidig peger FN’s klimapanel på, at ‘direct air capture’ er en teknologi, der skal satses på fra landenes side.

Vi skal lægge energisystemet radikalt om

Uanset hvordan man griber det an, skal energisystemet lægges radikalt om, hvis man skal i mål med et vedvarende energisystem uden en stor brug af biomasse, siger Philip Loldrup Fosbøl.

»Man skal indstille sig på, at omkostningen bliver større, og det er også okay. En af de ting, vi har besluttet os for i Danmark, er at bruge vindenergi, og det er dyrt, men i et grønt samfund er det en af de eneste løsninger.«

Hverken Anders Winther Mortensen eller Henrik Wenzel forestiller sig et samfund uden nogen brug af biomasse fra landbrug eller affald.

Det gør Philip Loldrup Fosbøl heller ikke.

Han peger dog på, at der stadig kan være en idé i at bruge træer. Hvis man dyrker træerne rigtigt og får biomassen fra lokale skove, kan træbiomasse ligefrem blive en gevinst for klimaet. Hvis træerne bare får lov at stå, vælter de i skoven og rådner.

»Når det sker, så vil skoven optage meget lidt CO₂. En ansvarlig klimaperson kan bruge skoven til at fjerne CO₂. En måde at gøre det på er at lave el og varme af det fjernede træ. Stole og huse er også en god idé, men de forgår med tiden,« lyder det fra Philip Loldrup Fosbøl, der tilføjer:

»Vi skal huske på, at biomasse ikke kun er træ. Det er også strå fra markerne, men vi skal ikke drive rovdrift på biomassen, så vi unødvendigt overbelaster skovarealer og biodiversitet.«

Den problematik kan du snart læse mere om i en kommende artikel på Videnskab.dk.

Pengene skal følge med

Anders Winther Mortensen anerkender, at økonomi spiller en rolle, hvis man skal lave radikale omlægninger i vores energisystem, der betyder mindre brug af biomasse.

Det vil blandt andet være investeringer i vindmøller og solceller. Men det betaler sig, mener han:

»Hvis vi udbygger med så store mængder vind og sol, som vi ser i scenarierne med mindre biomasse, så vil vi langt størstedelen af tiden have et overskud af energi, der kan bruges til produktion af brint og grønne brændstoffer,« forklarer forskeren.

Når der så er mindre mængder vind og sol, så vil brintproduktionen stoppe.

Og i de få timer, hvor der ikke er strøm nok til at dække vores klassiske elforbrug, kan strømmen komme fra eksempelvis biogas eller et biomassefri scenarie fra elektrometan (CO₂ og brint konverteret til metan).

Anders Winther Mortensen forestiller sig ikke, at et scenarie, der udelukkende beror på såkaldte elektrobrændstoffer (scenarie 9), bliver realiseret. Han peger på, at det rent teknisk er en mulighed.

Det er dog »dyrt og mindre bæredygtigt end nogle af de andre scenarier med elektrificering og brug af biomasse,« tilføjer forskeren.

Også Henrik Wenzel gør klart, at brug af biomasse som gylle og andre restprodukter og affald fra landbrug, industri og husholdning er et klimamæssigt og økonomisk gode.

Derfor vil et vist forbrug af restprodukter være en gevinst i et vedvarende energisystem, lyder det.

Hvad skal der så til?

Hvis vi nu antager, at vi så stræber efter et energisystem, hvor forbruget af biomasse holder sig under 20 gigajoule per person, som forskerne har regnet sig frem til, hvad kræver det så?

Her peger Anders Winther Mortensen på to udfordringer, der skal løses:

1. Det vil kræve borgernes accept, i forhold til at vi opstiller ny infrastruktur og opstilling af vindmøller og solceller. (Videnskab.dk har tidligere skrevet om udfordringerne ved at sætte vindmøller op)
2. At prisen på brændstoffer – formentlig – altid vil være dyrere end fossile brændsler.

Derfor ser Anders Winther Mortensen, at en eller anden form for politisk regulering kan blive nødvendig.

Samtidig skal der en folkelig opbakning til, hvis man nogensinde skal nå i mål med et 100 procent vedvarende energisystem, ifølge forskeren.

»Og så skal vi bruge energien smartere. Det kan eksempelvis være ved elektrificering, sammentænkning af el, varme og transport og energieffektiviseringer,« argumenterer han og tilføjer:

»Derudover skal vi have gang i produktionen af grøn brint, som kan bruges til produktionen af grønne brændstoffer. På den måde ville man kunne få et energisystem, der ikke overskrider den bæredygtige mængde biomasse.«

\ Læs mere

Forskere: Vi kan stadig redde livet i verdenshavene

\ Læs mere

Dobbeltsidede solceller kan levere 35 procent mere strøm ifølge nyt studie

\ Læs mere

Forskere: Sådan får vi flere elbiler på vejene