Elektrificering af den tunge industri: En vej mod mere bæredygtig opvarmning

I den tunge industri anvender man typisk gas til at opvarme forskellige processer og maskiner. Dette er blevet en standardmetode på grund af gasbrænderens pålidelighed og effektivitet. Men med stigende fokus på bæredygtighed og grøn omstilling er der behov for at finde alternative løsninger, der kan erstatte gasopvarmning med elektrisk opvarmning. Her vil vi uddybe, hvorfor elektrificering af den tunge industri kan være en fremtidssikret og miljøvenlig løsning.

Erstatning af gasbrænderen med et varmebånd: En begrænset løsning
En simpel tilgang til elektrificering kan være at erstatte gasbrænderen med et varmebånd. Dog er dette ikke en optimal løsning, da den kun resulterer i en direkte overførsel af energi, uden hensyntagen til temperaturkontrol, effektivitet og andre vigtige faktorer. Det svarer til at lave en elbil ved kun at udskifte forbrændingsmotoren, når det man kan er at få en mere direkte kraftoverførsel ved at have motoren direkte på akslen uden gear osv.

Direkte varmeoverførsel: Nøglen til en succesfuld omstilling
For at opnå en effektiv og bæredygtig overgang fra fossilt brændstof til grøn elektricitet er det vigtigt at fokusere på varmeoverførslen. En mere avanceret tilgang er at tilføje specialdesignede varmeelementer der, hvor der er behov for dem i processen. Dette muliggør en mere målrettet og effektiv varmeoverførsel, hvilket er afgørende for en vellykket elektrificering. 

Fordele ved elektrisk opvarmning i den tunge industri
Ved at skifte til elektrisk opvarm-ning kan man opnå flere fordele:

1.    Bedre temperaturkontrol: Elektrisk opvarmning giver mulighed for mere præcis regulering af temperaturen,         hvilket er særligt vigtigt i processer, hvor nøjagtig temperaturstyring er afgørende for kvalitet og
       produktivitet.
2.    Højere effektivitet: Elektrisk opvarmning kan være mere energieffektiv end traditionel gasopvarmning, hvis         man kan optimere varmeoverførslen og dermed reducere energitab. Ved at udnytte teknologier som
       induktionsopvarmning kan man derfor opnå større effektivitet.
3.    Mere produktionsfleksibilitet: Elektrisk opvarmning giver større fleksibilitet i produktionsprocesserne. Det           bliver nemmere at tilpasse og styre varmebehovet med elektrisk energi, hvilket kan bidrage til øget
       produktionskapacitet og -effektivitet.

Udfordringer og valg ved elektrificering
Formålet med elektrificering bør være at reducere omkostningerne både på den operationelle og investerings-mæssige side.  En af udfordringerne ved elektrificering af den tunge industri er de svingende elpriser sammenlignet med mere stabile gaspriser. Det er vigtigt at vælge en løsning, der kan afveje de økonomiske konsekvenser af denne variation.

Hybridløsning
En hybridløsning inden for elektrifice-ring af den tunge industri kombinerer både gas- og elektrisk opvarmning for at opnå en balance mellem effektivi-tet, fleksibilitet og bæredygtighed. Denne tilgang kan være attraktiv, især hvis der er forskellige processer eller maskiner der allerede bruger gas, men også gerne vil kunne bruge el.

Fordelene ved en hybridløsning er fleksibiliteten ved at kombinere gas- og elektrisk opvarmning, da man kan bruge den energikilde, der er billigst på et givent tidspunkt. 

En hybridløsning kan være mere økonomisk gennemførlig end en fuld elektrisk løsning, især hvis der allerede er en eksisterende gasinfrastruktur på plads. Ved at udnytte den eksisterende infrastruktur kan man undgå større investeringsomkostninger, der normalt er forbundet med en fuld elektrisk omlægning. Men en hybrid løsning vil være dyrere end en nuværende gasløsning og den vil sjældent være lige så effektiv som en fuld elektrisk løsning.

Økonomien i en varierende elpris
Det er afgørende at foretage en grundig analyse af både tekniske og økonomiske faktorer ved elektrificering, for at identificere den mest hensigtsmæssige løsning. To vigtige parametre her er gasprisen og elprisen.

At forudsige energipriserne er svært, men vi kan se på dem historisk. Vi har samlet elpriserne for oktober 2023 fra Nordpool og sammenlignet dem med naturgaspriserne fra børsen i Holland. Grafen i figur 1 viser priserne. Børsen i Holland sætter den generelle naturgaspris i gasnettet i EU. Det er tydeligt at elpriserne fluktuerer meget mere end gaspriserne. I tabel 1 har vi udregnet hvor ofte el er billigere og hvad den gennemsnitlige minimumsenergipris var for perioden.
     
   Figur 1: Elpriserne og naturgaspris i oktober 2023 fra Nordpool 
   og naturgas fra børsen i Holland via ICE (Dutch TTF) 

   Tabel 1: Antal timer i oktober, hvor el er billigere ud af 745 timer, 
   procent af timerne og gennemsnitlig energipris, hvis man optimalt
   købte el og gas samt havde konstant forbrug. Gasprisen var i
   gennemsnit 50,1 €/MWh i denne periode.

Da der er en del timer, hvor elprisen er lavere end gasprisen, så er der en mulighed for at spare på energiregningen. Men for at kunne udnytte denne forskel, kræver det dog, at ens proces kan udnytte både gas og elopvarmning. 

Besparelsen er større i Danmark, hvor vi har mange vindmøller, men både i Danmark og Tyskland er der muligheder for besparelser. 

Der er potentielt en besparelse i fleksibelt at vælge den energiform, der er billigst den enkelte time. En mulighed der ikke kun findes i Danmark, men også i mindre grad i andre lande som fx Tyskland. Det store spørgsmål er, hvilken løsning man skal gå efter, en begrænset ombygning eller en ny metode med mere direkte varmeoverførsel. Det giver forskellige priser, hvor skift af energikilde kan betale sig. Vi vil meget gerne høre, hvis I har praktiske erfaringer, eller hjælpe hvis I vil undersøge mulighederne nærmere.