Det nævnes, at Kina på mange områder er langt fremme med den grønne omstilling, og landet har da også installeret et kolossalt antal solceller og vindmøller i de seneste år. Men set i forhold til Kinas energiforbrug er der dog stadigvæk meget lang vej til, at sol og vind bliver de dominerende energikilder. Elforsyningen er fortsat i vid udstrækning baseret på kulfyrede kraftværker, og der bygges i stribevis af nye hvert år.

Men Kina forsøger sig med grønne løsninger, og en af dem er fremstilling af brint ved hjælp af elektrolyse. Teoretisk set er der mange fordele forbundet med brint. Grundlæggende har solceller og vindmøller jo det problem, at de leverer strøm meget svingende og ustabilt og helt ude af takt med forbruget. De kan også svigte totalt og levere ingenting flere dag i træk. Derfor, hvis man ikke f.eks. vil bruge gasfyrede kraftværker som backup, bliver man nødt til at kunne lagre energien.

Elektrisk strøm er meget vanskelig at lagre, de mest effektive løsninger er vandreservoirer med pumper, eller batterier. Vandreservoirerne kræver dog masser af plads og passende høje bjerge, før de bliver rentable, og disse muligheder har man ikke de fleste steder. Batterier er på den anden side nemme at sætte i drift, men investeringerne er prohibitivt høje, således at batterier i en skala, der kan gøre en forskel regionalt eller nationalt, kommer op i investeringer, der er helt urealistiske. Batterier, der f.eks. kunne dække en uges forbrug i Danmark, vil i pris være på niveau med vores årlige bruttonationalprodukt.

Her kommer brinten ind i billedet. Den kan fremstilles ud fra overskudsstrøm, når solen skinner og vinden blæser godt, og den er relativt nem og billig at opbevare i tanke – eller endnu bedre i underjordiske lagre, som man også bruger til naturgas. Man kan derefter fremstille strøm ud fra brinten, anvende den som udgangspunkt til flydende brændstoffer, eller bruge den direkte som brændstof til opvarmning eller transport.

Imidlertid har brint det problem, at der kræves store mængder strøm til at fremstille f.eks. et ton. Hvis strømprisen derfor er på niveau med de nuværende, f.eks. her i Europa, bliver brinten alt for dyr. I dag fremstiller man brint ud fra naturgas eller kul, og den vil typisk være 4-8 gange billigere end den ”grønne” brint fremstillet ved elektrolyse. Til opvarmning vil det være endnu billigere f.eks. at bruge naturgas direkte. Derfor er der problemer med drømmene om en brint-fremtid her i Europa, der er ingen virksomheder, der kan omlægge deres energiforbrug til brint, uden at de lider ubodelig skade i konkurrencen med f.eks. USA eller Asien.

Kina kigger også på brint og har måttet konstatere det samme problem. Selvom de nogle steder har adgang til billig strøm, er deres grønne brint stadigvæk 3-4 gange dyrere end brint fremstillet ud fra kul – som er det foretrukne udgangspunkt i Kina.

Men kineserne maser på, og for godt et år siden tog de det første fuldskala-brintanlæg i drift, anlægget hedder Kuqa og ligger i den vestlige Xinjiang-provins. Her er der masser af solskin og masser af solceller. Ideen med Kuqa var nu, at produktionen alene skulle være baseret på strømmen fra solcellerne, uagtet dens meget svingende natur.

Her er kineserne betydeligt mere modige end f.eks. de danske brintprojekter, der endnu ikke er blevet til noget, men hvor man havde sikret sig stabile forsyninger fra Energinet. Hvorfor det?

Nu bliver det en lille smule teknisk, men fig. 1 viser princippet i en simpel elektrolysecelle. Det er en beholder med rent vand. Ned gennem midten er der en såkaldt membran, der i et vist omfang tillader at molekyler passerer. På hver side af membranen er der en elektrode, og nu sender man strøm gennem disse. Det bevirker at vandet spaltes i brint-ioner, H⁺ og hydroxid-ioner, OH^–, sidstnævnte består af et brintatom og et ilt-atom.

Fig. 1: Elektrolysecelle som dem i Kuqa

Hydroxid-ionerne vandrer gennem membranen og bliver elektrisk omdannet til vand og fri ilt. På den anden side bliver brint-ionerne til brint. Brint og ilt bobler op i hver sin side, og de skal holdes strengt adskilt, da enhver blanding vil være stærkt eksplosiv.

For at opnå den nødvendige sikkerhed og for at få et fornuftigt udbytte af elektriciteten, skal processen helst køre meget stabilt, så der er et kontinuerligt flow gennem membranen og af brint og ilt ud af cellen.

Det bliver vanskeligt, hvis strømkilden er meget variabel, som den ofte vil være fra solceller. Fig. 2 viser strømmen fra en solcellepark i Jylland en enkelt dag, hvor drivende skyer gav en mildt sagt ujævn produktion.

Fig. 2: Produktion en enkelt dag fra solcellepark på 158 MW ved Holstebro. Kilde: Energinet

Helt så slemt er det normalt nok ikke i Xinjiang, men der er variationer, og det har vist sig, at anlægget er meget svært at køre med. Elektrolyseapparaterne skulle være designet til at kunne klare alt mellem 30 og 100% strømforsyning, men ved de lavere niveauer begyndte der at dukke alvorlige problemer op. Brinten begyndte at søge gennem membranen, og derved blev den blandet med ilt, hvilket gav nogle meget farlige situationer.

I praksis måtte driftsfolkene beslutte, at minimums-produktionen på hver enkelt celle skulle sættes op til 50%. Det betød til gengæld, at når solcellerne gav mindre end de 50% til hele anlægget, måtte man gribe til at slukke helt for nogle af cellerne. Det har de ikke godt af, det tager tid at starte dem igen og få dem i stabil drift, og hyppige stop og start slider også på elektroderne og membranerne.

Kuqa-anlægget er lagt ud til en årlig produktion på 20.000 ton brint. I de første seks måneders drift opnåede man kun en produktion på 2000 ton, svarende til 20% af kapaciteten. Den fremstillede brint blev naturligvis meget dyr, fordi processen kørte alt andet end optimalt.

Det er småt med oplysninger om driften i 2024, men det er nævnt, at anlægget tidligst forventes at nå fuld produktion i 2025, to år efter, at det blev sat i drift.

Og i mellemtiden drømmer vi her i Europa om at fremstille 4-5 millioner ton brint allerede i 2026, en produktion, der slet ikke er påbegyndt endnu. Det lyder ikke videre realistisk.

Meget tyder på, at den store satsning på brint vil vise sig at være forfejlet. Brint er meget vanskelig og dyr at håndtere, fordi den er så let og fylder meget, og fordi den er eksplosiv i stort set alle blandinger med luft. Og hertil kommer de uundgåeligt høje og ikke-konkurrencedygtige priser.

Det er intet under, at udbygningen med brint her i Danmark ser ud til at være gået i stå, inden den overhovedet kom i gang.