Den vigtigste ressource som ingen taler om

Når ballonerne skal pustes op til børnefødselsdagen og onkel Børge brillere med musestemme, sker det med helium.

Helium er om ikke en mangelvare, så i hvert fald en så knap ressource, at prisen omkring årsskiftet var omkring 100 gange højere end naturgas.

Med et kogepunkt tæt på det absolutte nulpunkt (minus 273,15°C) eksisterer der intet alternativ til helium, når det gælder køling af f.eks. superledere.

Af samme grund er helium en essentiel råvare for teknologikoncerner som Amazon, Google, Netflix og andre med store datacentre rundt om i verden, men helium anvendes også i fremstillingen af alt fra computerchips over medicinsk udstyr til rumfart.

Helium køler supermagneterne i en MR-scanner, og en helium-fyldt harddisk har op til 50 pct. større lagerkapacitet og 25 pct. lavere strømforbrug, og er derfor stærkt eftertragtet i datacentre.

På grund af den fjerde industrielle revolution forventes den globale helium-efterspørgsel at stige med omkring 10 pct. om året frem til 2040. Alligevel er helium en ressource, de færreste taler om, og endnu færre er bekendt med de udfordringer, som den anstrengte forsyningssituation repræsenterer.

Sanktionstvivlen

At situationen er alvorlig, understreges af, at man i industrien taler om ”Helium-mangel 4.0”.

Rusland har satset på at blive en af de nye, store leverandører af helium, og naturgasmastodonten Gazprom har satset milliarder på et nyt anlæg, der med en kapacitet på 60 mio. kubikmeter om året skulle øge det globale udbud med op imod 30 pct.

Størstedelen af verdens helium er et biprodukt i forbindelse med produktionen af naturgas, og som verdens største naturgasproducent har Rusland potentialet til at blive en stabil og stor leverandør.

Opstarten af Gazprom-anlægget i Amur gik fint, men kort efter blev det ramt af en brand. To måneder senere fulgte endnu en brand, og senest har invasionen af Ukraine udsat en genstart af anlægget.

»Ruslands eksport af helium er nu ramt, da produktionen er afhængig af udenlandsk ekspertise og udstyr. Begge kommer fra lande, der deltager i sanktionerne mod Putin-regimet, og derfor er det tvivlsomt, at Amur genstartes før tidligst, når krigen er slut,« konstaterer Phil Kornbluth, adm. direktør for rådgivningsfirmaet Kornbluth Helium Consulting.

»Vi havde regnet med, at 2022 ville blive året, hvor vi gik fra mangel på helium til at få rimelige forsyninger. Det kommer ikke til at ske i år. Om det vil ske i 2023, er umuligt at sige i dag, da ingen ved, om sanktionerne vil komme til at fortsætte efter, at der måtte være opnået en fredsslutning mellem Ukraine og Rusland,« pointerer Phil Kornbluth.

Som nævnt udvindes helium i forbindelse med produktionen af naturgas, og flere steder i verden, bl.a. i Saskatchewan i Canada, bores der efter potentielle forekomster af primært helium, dvs. helium uden tilknyttet naturgas.

Ambitionen er at etablere en heliumproduktion, der ikke er afhængig af efterspørgslen efter fossile brændsler.

Da kun en håndfuld lande i verden producerer helium i kommercielle mængder, og der kun er 14 producenter, hvoraf tre står for 75 pct. af produktionen, er der tale om skrøbelige forsyningskæder.

Datanedkølingen

Der hvor flest mennesker er i kontakt med helium uden at vide det, er de datacentre, som bliver en stedse mere integreret del af hverdagen – ikke kun for private, men også for virksomheder og offentlige myndigheder.

Beregninger fra Cambridge University viser, at der i 2025 globalt hver dag forventes at blive genereret 463 megabytes data (463 trillioner) i takt med den stedse mere intensive anvendelse af kunstig intelligens.

Datacentre kræver store mængder energi, og ifølge datalagerproducenten Western Digital går 40 pct. af energiforbruget alene til køling. I varmere egne af verden ligger andelen nærmere 50 pct.

Da verdens datacentre ifølge Yale School of the Environment i dag tegner sig for 2 pct. af verdens elforbrug, og står for en CO₂-udledning på niveau med den globale luftfartsindustri, er køling essentiel for at holde såvel elforbrug som klimaaftryk i ave.

Antallet af datacentre er i kraftig vækst, og det største på 10 hektar bruger omtrent lige så meget elektricitet som en by med én million indbyggere.

Nok placeres stadig flere datacentre i køligere dele af verden såsom Danmark, hvor der tillige er adgang til vedvarende energi, men mange datacentre kan ikke anvende overskudsvarmen.

Western Digital har i laboratoriet testet en 18 terabyte (TB) heliumkølet harddisk mod en 10 TB luftkølet harddisk. Ud over at have en 80 pct. større lagerkapacitet havde den heliumkølede harddisk et 30 pct. lavere energiforbrug og brugte 61 pct. mindre elektricitet pr. TB.

Med titusinder af harddiske i et datacenter tæller hver eneste sparede kilowatt, og derfor ventes behovet for helium at stige eksponentielt med væksten i den globale produktion af data.

Mangeludfordringen

I videnskabelige laboratorier er manglen på helium og prisstigningerne en udfordring; især inden for kvantefysik og superledere.

Hvis magneterne i laboratorieudstyret ikke længere kan holdes nede på arbejdstemperatur på grund af manglende helium, vil det dels være nødvendigt med en kontrolleret opvarmning af det kostbare udstyr, dels vil det efterfølgende kræve store mængder flydende helium at køle magneterne ned igen.

En af de primære leverandører af helium er Cliffside-anlægget nordvest for Amarillo i Texas, der ejes og drives af den amerikanske stat. Anlægget rummer også USA's strategiske reserver.

Heliumforekomsten strækker sig fra Texas gennem Oklahoma og Kansas, hvor en 725 km lang rørledning opsamler og fordeler helium til virksomheder, der står for produktion og distribution.

Siden januar har leverancerne fra Cliffside været kraftigt reducerede på grund af en lækage, og det har yderligere forværret forsyningssituationen, der allerede er svækket af brandene på Amur-anlægget i Rusland.

»Amur kunne have leveret 49 mio. kbm. helium i år, men der kommer formentlig ingen helium derfra før tidligst i 2023. Så delikat er balancen på verdensmarkedet for helium, at disse to hændelser har gjort forskellen mellem fornuftige forsyninger til en betydelig mangel,« fastslår Phil Kornbluth.

I Qatar har to ud af tre anlæg været ude af drift. Qatar er blandt verdens store producenter af naturgas, der for en solid dels vedkommende eksporteres som flydende naturgas, og netop når naturgas gøres flydende, er det lettere at separere helium.

Samme problemstilling gør sig gældende i Algeriet, der hidtil har været en stabil leverandør af helium i forbindelse med eksporten af flydende naturgas, men krigen i Ukraine og manglen på naturgas i Europa, har ført til en større eksport af naturgas via rørledningerne til Spanien og Italien, og det har ramt produktionen af helium.

Tillige er den amerikanske stat i færd med at privatisere sine heliumaktiviteter, herunder anlægget i Cliffside.

Lovgivningen behandles i disse måneder i Repræsentanternes Hus, men det er i skrivende stund ikke klart, hvorvidt den når at kommer igennem Kongressen, inden valgkampen forud for Midtvejsvalget tirsdag den 8. november sætter det politiske arbejde i stå.

Så alvorlig er manglen på helium, at fire ud af verdens fem største leverandører – Air Liquide, Linde, Matheson, Messer samt Air Products – har erklæret force majeure på deres kontrakter, og har reduceret de aftalte leverancer med 45-60 pct.

Udviklingen tvinger køberne ud på spotmarkedet, hvor priserne er steget kraftigt.

Hvornår heliummanglen fortager sig, er uvist, da endnu ingen ved, om eksporten af helium fra Rusland vil blive ramt af sanktioner.

Indtil da skal ballonerne til børnefødselsdagen nok pustes op ved mundkraft.