Energilagring med naturlige «batterier»

Energilagring med naturlige «batterier»

Teknologien er ikke ny. Utfordringen er å gjøre det kostnadseffektivt og konkurransedyktig. Lykkes man, kan underjordiske tomrom gjøre nytte som gigantiske, naturlige batterier for lagring av fornybar energi.

Motta nyhetsbrev fra Samferdsel & Infrastruktur

Samtidig som det gjøres stadig nye fremskritt på batterifronten, jobber forskere fra flere europeiske land med å se på andre muligheter for å lagre fornybar energi. Det skjer blant annet i et EU- prosjekt ved navn RICAS 2020 hvor SINTEF er en av deltakerne.

- Hvis vi skal klare å stanse bruken av fossil energi, må vi ha mulighet til å lagre fornybar energi, påpeker Giovanni Perillo, som er materialforsker i SINTEF og prosjektleder for SINTEF sin del av RICAS 2020.

De andre deltakerne er Montanuniversität Leoben i Østerrike, ETH Zürich i Sveits, HBI Haerter GmbH i Tyskland, Bayerisches Laserzentrum i Tyskland, Alstom LTD i Sveits og Acondicionamiento Tarrasense Associacion (LEITAT) i Spania.

RICAS 2020

I fjell-land som Norge kan energien lagres i vannkraftmagasiner hvor vannet brukes til å lage strøm når det er behov og deretter pumpes tilbake til reservoaret ved hjelp av overskuddskraft fra vindkraft, skriver Gemini.no.

- Men det krever store og spesifikke lokasjoner, og det kan være en utfordring for miljøet, sier Perillo til Samferdsel & Infrastruktur.

Alternativt kan man bruke batterier til lagring av fornybar energi. Men utfordringen er både pris, levetid og at man foreløpig mangler gode løsninger for gjenbruk og resirkulering av batteriene.

- En annen mulig løsning er å bruke komprimert luft til å lagre elektrisitet, sier Perillo, som mener en slik metode vil være spesielt godt egnet i forbindelse med vindparker.

Ved å ta vare på energien som vindturbinene genererer og magasinere den under bakken, kan man hente opp trykkluften og produsere strøm av den etter behov. Her ser RICAS 2020 et potensiale i eksisterende hulrom under bakken. SINTEF har ansvaret for den delen av prosjektet som går på underjordisk konstruksjon av lagringssystemet.

I dag bruker man gamle saltgruver som er naturlig forseglet til lagring av trykkluft. Problemet er at det finnes svært få slike steder

«Batteriet» fungerer ved at man bruker vindkraften til å komprimere luft som lagres i bergrom. Når man trenger kraften, hentes luften opp igjen, og energien blir omgjort til elektrisitet. Ifølge Perillo er dette en teknologi som ble tatt i bruk allerede for flere tiår siden. Store, naturlige trykkluftlagre finnes både i Tyskland og i USA, men på grunn av det store energitapet har det vært vanskelig å gjøre dette konseptet lønnsomt.

- Man får ikke tilbake mer enn femti prosent av energien, sier Perillo.

En viktig utfordring i forhold til å bruke denne teknologien i en større skala, er derfor å finne metoder for å redusere energitapet.

Når luften komprimeres blir den varm, og når den dekomprimeres vil den bli nedkjølt. Når den varme luften lagres etter komprimering, så vil den avgi varme til omgivelsene og gradvis bli avkjølt. Energien som gikk til varme blir tapt og det reduserer virkningsgraden. Hvis man kan ta vare på denne varmen for å varme opp luften igjen før trykkluften brukes til å drive en turbin, vil virkningsgraden til batteriet øke betydelig. Dette er hovedideen som ligger til grunn for RICAS 2020-prosjektet.

- Vi ønsker å bruke termolagring, forteller forskeren.

Løsningen de ser på innebærer at den varme, komprimerte luften strømmer gjennom et magasin fylt med stein på vei til hulen hvor den skal lagres.

[img id="1"]

- Når vi skal bruke trykkluften til strømproduksjon, vil den kalde lufte strømme gjennom magasinet og hente opp varmen igjen før den går gjennom turbinen. På den måten kan man få tilbake 60-70 prosent av energien, forklarer Perillo.

Hulrommene

En annen sentral utfordring er å gjøre hulrommene best mulig egnet for formålet. Her kommer Perillo sin ekspertise som materialforsker inn i bildet.

- I dag bruker man gamle saltgruver som er naturlig forseglet til lagring av trykkluft. Problemet er at det finnes svært få slike steder, sier han.

Perillo mener at det harde fjellet i Norge er godt egnet for lagring av trykkluft.

- Men i Europa er det mer mykt fjell, og da kan det være mer problematisk å opprettholde det høye trykket. Inntil vi utvikler en kostnadseffektiv løsning, vil dette være et stort problem.

Hovedtanken er å bruke tettematerialer som allerede er i bruk og er godt kjent innen tunnelindustrien. Membran som er utviklet for tetting av tunnelvegger kan fungere også til forsegling av huler som skal holde på trykkluft, mener Perillo.

Selv om det er mange hulrom rundt i verden som i prinsippet kan brukes til å lagre trykkluft, er både utformingen, størrelsen og beliggenheten med på å avgjøre om de er egnet til bruken eller ikke. Og ikke minst: hvor stor effekt man kan få. Ifølge Perillo bør hulene både ligge nær byen hvor energien skal brukes og samtidig ligge nær stedet hvor energien blir produsert.

Å bygge et anlegg som virkelig kan brukes til å lagre energi, er en stor utfordring

For i det hele tatt å komme i betraktning, må hulene fylle noen minimumskriterier. I Norge bruker man allerede steinhuler til lagring av gass under høyt trykk.

- Men denne typen bergkvalitet finner man ikke over alt. Man må alltid være forsiktig med gass under trykk. Men at hulen er laget av stein – ikke av jord - og at det ikke ligger under en by, er minimumskrav, forteller han.

Tar man i bruk eksisterende grotter i stedet for å sprenge ut nye, kan man spare store utgifter.

- Det koster mye å lage en ny hule. Det er bedre å bruke eksisterende huler eller gruver, men de må ha de rette egenskapene. De bør ikke være for små og ikke for lange. Men slike huler er ganske lett å finne, mener han.

Selv om det er godt med vannkraft i Norge mener han at en slik metode for lagring av fornybar energi vil være aktuell også her.

- Mange av vannkraftanleggene er gamle, mens nye anlegg vil innebære store forandringer i landskapet.

Ifølge Perillo er konseptet med trykkluft lagret i underjordiske kamre bedre egnet for vindparker enn for solenergi.

- Vindkraft kan lage mye strøm gjennom natten, og er ikke så lett å kontrollere. Så dette er først og fremst en løsning for vindkraft.

Utfordringene er ikke først og fremst å finne egnede fjellrom, men å lage anleggene så rimelige at de kan konkurrere med både vannkraft og stadig mer effektive, billigere og mer levedyktige batterier. Samtidig skal det mye til å lage batterier i samme størrelse.

- Og med batterier har man fortsatt den ulempen at man ikke har noe sted å gjøre av dem etter at de er ferdige, påpeker han.

Han mener at trykkluftlagring vil være aktuelt uavhengig av utviklingen innen batteriteknologien.

- Kanskje batteriene blir billigere, varer lenger, og man finner en livssyklusløsning for dem. Men jeg tror at batterier i denne skalaen blir alt for store og dyre. Og selv om man skulle finne en måte å resirkulere batterier på, må man bruke kjemikalier, mens dette bare er ren, komprimert luft. Det har ingen miljøpåvirkning.

RICAS 2020-prosjektet varer i to år til, og et eventuelt pilotprosjekt ligger litt lenger frem i tid.

- Det tar nok ikke mindre enn fem år, avhengig av hva slags anlegg det blir. Å bygge et anlegg som virkelig kan brukes til å lagre energi, er en stor utfordring, avslutter han.

HAVBRUK/19. februar 2018

Norge trenger Ocean Space Centre

Sintef Ocean har en i samarbeid med kunnskapsmiljøer og industrielle aktører utredet hvilke krav til fremtidig infrastruktur som må innfris for at Norge beholder posisjonen som internasjonalt ledende innen havromsteknologi. Målet er å etablerefremtidens marintekniske kunnskapssenter i Trondheim. Les hele saken

Til toppen