Fysikkens love sender CO2-fangst og Power-to-x langt ud i fremtiden
»Kan vi ikke bare indsamle CO2’en og gemme den et sted, hvor den ikke gør skade? Og kan vi ikke bare fremstille kunstigt brændstof, så vi ikke behøver at bruge olie eller kul?«
Af Gordon Vahle, Klimaklog.dkSenest opdateret 4. oktober 2020
Klimatosse forklarer CCS og Power-to-X ved hjælp af en engel og en djævel. Video: Klimaklog.dk og Bedsteforældrenes Klimaaktion, fotograf: Lars Aarø.Jo man kan godt indsamle og gemme CO2. Det kaldes ’CCS’, Carbon Capture & Storage, og forkortelsen optræder hyppigt i danske nationale og kommunale klimaplaner. Næsten lige så hyppigt som ’Power-to-X’, som bare betyder kunstigt brændstof, og som der ikke er noget hverken mystisk eller kraftfuldt ved.
Begge dele er fremtidige teknologier, som vi sandsynligvis bliver nødt til at bruge… Men først en gang i fremtiden!
Loven siger nemlig, at det koster så meget energi at anvende disse teknologier nu, at det slet ikke kan svare sig. Vi skal bruge den smule vedvarende energi, vi producerer, til en hel masse andet og vigtigere…
Og det er faktisk ikke noget sludder, at der findes en lov, der forbyder os at udvikle teknologier, der kan hjælpe os i klimakrisens stund…
Det er fysikkens lov, og den kan man ikke bryde! Du kan godt bryde færdselsloven, hvis du er dum nok og er ligeglad med klip i kørekortet. Men du kan ikke bryde fysikkens lov – ligegyldig hvor meget du prøver!
Menneskets love er svære og komplekse. Fysikkens love er nemme og enkle, og faktisk er den enkleste af alle fysikkens love også den eneste, der er rigtig vigtig, når vi snakker løsninger på klimakrisen.
”Energien er altid konstant”, lyder hele lovteksten. Og hvis du så spørger, hvad ”energi” er, så er svaret lige så simpelt: Energi er ALT.
Selv om selve loven er simpel, var den længe blot en antagelse, men Emmy Noether beviste i 1915, at loven om energibevarelse gælder overalt og til enhver tid og gjorde dermed loven ubrydelig. Selveste Einstein kaldte hende et matematisk geni, og hun burde faktisk stå ved siden af ham og Newton og alle de andre koryfæer i fysikkens Hall of Fame. Når hun ikke gør det, skyldes det først og fremmest, at hun var kvinde og jøde i mellemkrigstidens Tyskland. Ikke det bedste udgangspunkt for at få den applaus, man fortjener.
Emmy Noether beviste altså, at alt, hvad vi observerer af energi – lys, varme, elektricitet, bevægelse, stof mm. – altid er konstant. Det vil sige, at hvis vi lægger det hele sammen, bliver facit det samme tal – altid.
Men selv om energien både er konstant og alt, så er den ikke sådan at holde styr på. Den kan nemlig, ligesom Steen i tegneserien ’Steen og Stoffer’ transmogriffe sig selv til alle mulige tilstande.
Tag fx Newtons æble. Han fandt tydeloven, da han fik et æble i hovedet, lyder skrønen, og det ER en skrøne. Men alligevel kan vi lære lidt af den. Æbletræet fanger solens energi og bruger den til blandt andet at transportere vand og næringsstoffer op i et par meters højde, hvor træet bygger et æble. Det har potentiel energi i tyngdefeltet, og når det falder, omdannes denne energi mere og mere til bevægelsesenergi. Når æblet rammer Newton går det meste af energien – heldigvis for Newton – til at sprænge æblet i stykker. Resten trykker på Newtons isse eller bliver til en lillebitte smule varme.
Hvis man regner på det, er der ikke sket noget med energien – ud over, at den har skiftet ansigt.
Denne forvandling af energi er også præcis, hvad der sker, når du sidder ved et lejrbål. Den energi, der er stoffet, i træet – først og fremmest kul (C) – finder sammen luftens ilt (O2). De to forenes i en hed omfavnelse og bliver til CO2. Men en lille smule af det stof, der var i kullet og ilten, forsvinder i processen. Det bliver til varme og lys, som du kan forvandle til hygge, snobrød og kaffe, hvis du vil.
Men har du nogensinde forsøgt at putte flammerne tilbage til bålet og genskabe brændet? Alene tanken er absurd. Det er nemlig forbudt – ifølge en anden af fysikkens love.
Lovteksten lyder, at ”entropien altid vokser”, og det er naturligvis noget volapyk for os ikke-fysikere, så jeg nøjes med at sige, at ”energien bliver kedeligere og kedeligere”. Uanset hvor meget energien skaber sig tosset og transmogriffer sig til det ene og det andet, så vil det hele ende som varme på et tidspunkt.
Det bliver ret kedeligt, når stjerner, planeter, atomer og det hele er væk, og der kun findes én slags energi: temperatur, der hele tiden bliver lavere og lavere. At det bliver koldere betyder ikke, at der kommer mindre energi. For samtidigt udvider rummet sig, og totalt set er der lige så meget energi, som der altid har været.
Ud over de lidt triste fremtidsudsigter om meget, meget længe, så har væksten i entropi den kedelige bivirkning, at vi mister noget energi hver gang, vi transmogriffer den om til noget andet. Den bliver til kedelig varme, vi ikke kan bruge til noget.
Niels Bohr Instituttet på Københavns Universitet har en spørgekasse, der sjovt nok hedder ”Spørg om fysik”, og den får tit spørgsmål om CO2. Forskerne svarer sådan:
”Kuldioxid fremkommer når man brænder stoffer der indeholder kul. Det er en proces som udvikler varme, frigør energi, det er præcist, det vi bruger den til. Den omvendte proces kræver mindst den samme energi. Man kan altså godt lave den omvendte proces kemisk eller elektrisk, men der skal tilføres den samme energi, som man fik ved at brænde kullet. Der er altså ingen let genvej til at skaffe os af med CO2”
Såeh… Dét gør en ende på drømmen om Power-to-X… I hvert fald indtil vi får produceret så meget vedvarende energi, at vi ikke bare har nok, men også rigeligt. Klimachef Henrik Müller fra Aarhus Kommune fortalte for nylig til et møde, at der skal en mellemstor vindmøllepark til for at lave brændstof nok til at drive ét containerskib. Så vi skal selvfølgelig allerførst producere vores varer lokalt, så vi ikke behøver at så mange containerskibe…!
Der er for meget CO2 i luften, og det er derfor, vi har en klimakrise. Men selv om der er 417 ppm CO2 i luften, og vi skal ned på 350 ppm for at holde temperaturen i skak, så er 417 ppm utroligt lidt…
Ppm betyder nemlig ’parts per million’ – altså milliontedele. I hvert ton luft er der altså kun 417 gram(!) CO2. Forestil dig, at du tager alle fjerene ud af din pude i et stort lokale – fx en gymnastiksal. Så tænder du for nogle små blæsere forskellige steder, så fjerene hvirvler rundt. Og så skal du styrte rundt i lokalet og fange fjerene én for én…
Jeg tør vædde med, at du har tabt dig adskillige kilo, inden du er færdig med dén opgave. Du har altså brugt en hel masse energi på det.
Det er nøjagtigt det samme, hvis du skal fange CO2 – såkaldt Carbon Capture. Du kan naturligvis ikke hoppe rundt og fange ét CO2-molekyle ad gangen. Men til gengæld skal du have gang i mange og kæmpestore ventilatorer for at kunne blæse en masse luft hen til din CO2-fanger.
Nu er det faktisk heller ikke så mange, der tænker på at bygge kæmpe ventilatorer for at fange CO2 et tilfældigt sted. Nej, vi skal såmænd sætte CO2-fangeren op de steder, hvor der i forvejen produceres en masse CO2…
Stop lige! Tænk over det… Vi skal altså producere CO2 med det ene formål at kunne fange den igen! Vi køber en masse kul, gas eller olie. Så brænder vi det af, og lige dér, ved skorstenen er der så meget CO2, at det kan betale sig at fange den… Hvis vi er rigtigt dygtige bliver resultatet 0, men så fjerner vi jo ikke noget CO2, som det vel var meningen…?
Det er ikke det værste. Det værste er, at fabrikken, som brænder kul af, skal blive ved med at køre, for at CO2-fangeren virker! I lang tid, for sådan en CO2-fanger koster rigtig meget…
Her forbyder fysikkens love ikke noget. Men menneskets love burde gøre det. Det er da for dumt!
Og hvor skal vi så gøre af den CO2, vi får fanget. Vi kan jo ikke slippe den ud igen, for så er hele fidusen væk. Der er mange industrier, der gerne vil købe vores CO2. Men så slipper den ud igen, for CO2 anvendes oftest som katalysator, hvilket vil sige, at den fremskynder kemiske processer, men gendannes til sidst igen.
Vi bliver altså nødt til at gemme CO2’en i jorden, dybt nede, hvor vagten aldrig kommer. Det er svært at finde steder at gemme CO2, så den ikke siver op og laver mere drivhuseffekt igen. Heldigvis vil olieselskaberne gerne gemme CO2’en for os. Så kan de nemlig bruge den til at presse den sidste olie ud af oliefelterne, så produktionen kan fortsætte yderligere nogle år. Så er kredsløbet sluttet: Vi brænder olie af, så vi får noget CO2, som vi kan bruge til at få mere olie, som vi kan brænde af, så vi får noget CO2, så vi får mere olie… Hold nu op!
Begge dele er fremtidige teknologier, som vi sandsynligvis bliver nødt til at bruge… Men først en gang i fremtiden!
Du kan ikke bryde fysikkens lov
Loven siger nemlig, at det koster så meget energi at anvende disse teknologier nu, at det slet ikke kan svare sig. Vi skal bruge den smule vedvarende energi, vi producerer, til en hel masse andet og vigtigere…
Og det er faktisk ikke noget sludder, at der findes en lov, der forbyder os at udvikle teknologier, der kan hjælpe os i klimakrisens stund…
Det er fysikkens lov, og den kan man ikke bryde! Du kan godt bryde færdselsloven, hvis du er dum nok og er ligeglad med klip i kørekortet. Men du kan ikke bryde fysikkens lov – ligegyldig hvor meget du prøver!
Energien er konstant – og alt er energi
Menneskets love er svære og komplekse. Fysikkens love er nemme og enkle, og faktisk er den enkleste af alle fysikkens love også den eneste, der er rigtig vigtig, når vi snakker løsninger på klimakrisen.
”Energien er altid konstant”, lyder hele lovteksten. Og hvis du så spørger, hvad ”energi” er, så er svaret lige så simpelt: Energi er ALT.
Selv om selve loven er simpel, var den længe blot en antagelse, men Emmy Noether beviste i 1915, at loven om energibevarelse gælder overalt og til enhver tid og gjorde dermed loven ubrydelig. Selveste Einstein kaldte hende et matematisk geni, og hun burde faktisk stå ved siden af ham og Newton og alle de andre koryfæer i fysikkens Hall of Fame. Når hun ikke gør det, skyldes det først og fremmest, at hun var kvinde og jøde i mellemkrigstidens Tyskland. Ikke det bedste udgangspunkt for at få den applaus, man fortjener.
Forvandlingskunstens mester
Emmy Noether beviste altså, at alt, hvad vi observerer af energi – lys, varme, elektricitet, bevægelse, stof mm. – altid er konstant. Det vil sige, at hvis vi lægger det hele sammen, bliver facit det samme tal – altid.
Men selv om energien både er konstant og alt, så er den ikke sådan at holde styr på. Den kan nemlig, ligesom Steen i tegneserien ’Steen og Stoffer’ transmogriffe sig selv til alle mulige tilstande.
Tag fx Newtons æble. Han fandt tydeloven, da han fik et æble i hovedet, lyder skrønen, og det ER en skrøne. Men alligevel kan vi lære lidt af den. Æbletræet fanger solens energi og bruger den til blandt andet at transportere vand og næringsstoffer op i et par meters højde, hvor træet bygger et æble. Det har potentiel energi i tyngdefeltet, og når det falder, omdannes denne energi mere og mere til bevægelsesenergi. Når æblet rammer Newton går det meste af energien – heldigvis for Newton – til at sprænge æblet i stykker. Resten trykker på Newtons isse eller bliver til en lillebitte smule varme.
Hvis man regner på det, er der ikke sket noget med energien – ud over, at den har skiftet ansigt.
At få ilden tilbage til brændet…
Denne forvandling af energi er også præcis, hvad der sker, når du sidder ved et lejrbål. Den energi, der er stoffet, i træet – først og fremmest kul (C) – finder sammen luftens ilt (O2). De to forenes i en hed omfavnelse og bliver til CO2. Men en lille smule af det stof, der var i kullet og ilten, forsvinder i processen. Det bliver til varme og lys, som du kan forvandle til hygge, snobrød og kaffe, hvis du vil.
Men har du nogensinde forsøgt at putte flammerne tilbage til bålet og genskabe brændet? Alene tanken er absurd. Det er nemlig forbudt – ifølge en anden af fysikkens love.
Lovteksten lyder, at ”entropien altid vokser”, og det er naturligvis noget volapyk for os ikke-fysikere, så jeg nøjes med at sige, at ”energien bliver kedeligere og kedeligere”. Uanset hvor meget energien skaber sig tosset og transmogriffer sig til det ene og det andet, så vil det hele ende som varme på et tidspunkt.
Det bliver ret kedeligt, når stjerner, planeter, atomer og det hele er væk, og der kun findes én slags energi: temperatur, der hele tiden bliver lavere og lavere. At det bliver koldere betyder ikke, at der kommer mindre energi. For samtidigt udvider rummet sig, og totalt set er der lige så meget energi, som der altid har været.
Ud over de lidt triste fremtidsudsigter om meget, meget længe, så har væksten i entropi den kedelige bivirkning, at vi mister noget energi hver gang, vi transmogriffer den om til noget andet. Den bliver til kedelig varme, vi ikke kan bruge til noget.
Pause til film og tegneserie
Hvis du trænger til en pause og fx vil se, hvordan en transmogriffer virker, så kan Steen & Stoffer vise dig det HER.
Du kan også klikke HER eller på billedet til denne artikel og høre mig forklare det samme på en anden og langt mere ustruktureret, men også lidt grineren måde. Efter pausen kommer vi til det egentlige: KLIMAET!
Hvad siger de kloge?
Niels Bohr Instituttet på Københavns Universitet har en spørgekasse, der sjovt nok hedder ”Spørg om fysik”, og den får tit spørgsmål om CO2. Forskerne svarer sådan:
”Kuldioxid fremkommer når man brænder stoffer der indeholder kul. Det er en proces som udvikler varme, frigør energi, det er præcist, det vi bruger den til. Den omvendte proces kræver mindst den samme energi. Man kan altså godt lave den omvendte proces kemisk eller elektrisk, men der skal tilføres den samme energi, som man fik ved at brænde kullet. Der er altså ingen let genvej til at skaffe os af med CO2”
Såeh… Dét gør en ende på drømmen om Power-to-X… I hvert fald indtil vi får produceret så meget vedvarende energi, at vi ikke bare har nok, men også rigeligt. Klimachef Henrik Müller fra Aarhus Kommune fortalte for nylig til et møde, at der skal en mellemstor vindmøllepark til for at lave brændstof nok til at drive ét containerskib. Så vi skal selvfølgelig allerførst producere vores varer lokalt, så vi ikke behøver at så mange containerskibe…!
CO2’en flyver rundt i luften
Der er for meget CO2 i luften, og det er derfor, vi har en klimakrise. Men selv om der er 417 ppm CO2 i luften, og vi skal ned på 350 ppm for at holde temperaturen i skak, så er 417 ppm utroligt lidt…
Ppm betyder nemlig ’parts per million’ – altså milliontedele. I hvert ton luft er der altså kun 417 gram(!) CO2. Forestil dig, at du tager alle fjerene ud af din pude i et stort lokale – fx en gymnastiksal. Så tænder du for nogle små blæsere forskellige steder, så fjerene hvirvler rundt. Og så skal du styrte rundt i lokalet og fange fjerene én for én…
Jeg tør vædde med, at du har tabt dig adskillige kilo, inden du er færdig med dén opgave. Du har altså brugt en hel masse energi på det.
Det er nøjagtigt det samme, hvis du skal fange CO2 – såkaldt Carbon Capture. Du kan naturligvis ikke hoppe rundt og fange ét CO2-molekyle ad gangen. Men til gengæld skal du have gang i mange og kæmpestore ventilatorer for at kunne blæse en masse luft hen til din CO2-fanger.
CO2-fangst virker kun, hvis du brænder kul af
Nu er det faktisk heller ikke så mange, der tænker på at bygge kæmpe ventilatorer for at fange CO2 et tilfældigt sted. Nej, vi skal såmænd sætte CO2-fangeren op de steder, hvor der i forvejen produceres en masse CO2…
Stop lige! Tænk over det… Vi skal altså producere CO2 med det ene formål at kunne fange den igen! Vi køber en masse kul, gas eller olie. Så brænder vi det af, og lige dér, ved skorstenen er der så meget CO2, at det kan betale sig at fange den… Hvis vi er rigtigt dygtige bliver resultatet 0, men så fjerner vi jo ikke noget CO2, som det vel var meningen…?
Det er ikke det værste. Det værste er, at fabrikken, som brænder kul af, skal blive ved med at køre, for at CO2-fangeren virker! I lang tid, for sådan en CO2-fanger koster rigtig meget…
Her forbyder fysikkens love ikke noget. Men menneskets love burde gøre det. Det er da for dumt!
CO2 kan give os den sidste olie
Og hvor skal vi så gøre af den CO2, vi får fanget. Vi kan jo ikke slippe den ud igen, for så er hele fidusen væk. Der er mange industrier, der gerne vil købe vores CO2. Men så slipper den ud igen, for CO2 anvendes oftest som katalysator, hvilket vil sige, at den fremskynder kemiske processer, men gendannes til sidst igen.
Vi bliver altså nødt til at gemme CO2’en i jorden, dybt nede, hvor vagten aldrig kommer. Det er svært at finde steder at gemme CO2, så den ikke siver op og laver mere drivhuseffekt igen. Heldigvis vil olieselskaberne gerne gemme CO2’en for os. Så kan de nemlig bruge den til at presse den sidste olie ud af oliefelterne, så produktionen kan fortsætte yderligere nogle år. Så er kredsløbet sluttet: Vi brænder olie af, så vi får noget CO2, som vi kan bruge til at få mere olie, som vi kan brænde af, så vi får noget CO2, så vi får mere olie… Hold nu op!
Det korte af det lange er, at vi skal holde op med at snakke Power-to-X og CCS (Carbon Capture & Storage), indtil vi har fået lavet os så meget vedvarende energi, at vi kan bruge noget af den til at lave kunstigt brændstof og fange CO2. Nok vedvarende energi har vi først, når vi er blevet CO2-neutrale. På dét tidspunkt er tiden kommet til at fjerne noget af den CO2, vi har alt for meget af…