STORE LAGERBEHOV:Figuren viser hvordan vindkraftproduksjonen i en av Tysklands energiregioner vil bli i 2030. Dataene er basert på en tredobling av produksjonen og basert på reelle produksjonsdata fra 2007. I dagene fra 19. til 23. mars har man en underdekning på 734 GWh. I dagene før oversteg produksjonen forbruket. Slike fluktuasjoner krever energilagring i veldig stor skala. 734 GWh lagringskapasitet krever: 1 050 000 000 m3 vannbasseng til pumpekraft (høydeavhengig) 270 000 000 m³ fjellrom til trykkluftlagring (trykkavhengig)3 670 000 m³ fjellrom til hydrogenlagring (trykkavhengig)Hele Tysklands pumpekraft-kapasitet er ikke nok til å bufre 734 GWh. Det ville kreve 86 anlegg som det i Goldisthal (på det andre bildet), men en saltgruve med trykksatt hydrogen er nok.
PUMPEKRAFT:Selv om pumpekraft er en veldig effektiv måte å lagre overskuddsenergi på så har Europa alt for liten kapasitet. Her er det tyske pumpekraftverket i Goldisthal.

Lagring av energi fra fornybare kilder

Hydrogen som drivstoff

Selv om mye tyder på at den batteridrevne elbilen vil utkonkurrere hydrogen som drivstoff på kort sikt, vil vi på lang sikt trenge en kjemisk energibærer til erstatning for olje og gass som brukes opp. I langtransport er det mest naturlig å bruke biodrivstoff, men i busser som har stort lagerareal på taket, og som kjører ut fra et depot hver dag, er hydrogen et ypperlig alternativ.

Ikke all kraftforsyning er like veloppdragen som norsk vannkraft. Vi kan ganske enkelt skru av og på krana når forbruket varierer.

Slik er det ikke med termisk generert kraft som kull og kjernekraft. Disse kraftformene trenger lengre tid på å justere uttaket opp og ned.

De fleste former for fornybar energi som vind- og solkraft er heller ikke av den greie sorten. Vi må hente ut kraften når det blåser eller når solen skinner uansett hva forbrukssituasjonen er i energimarkeder som fra før er tunge å regulere.

Resultatet er høye balansekostnader og stor variasjon i energiprisen over døgnet.

Overføringsnettet må bygges ut

Vest i Danmark kommer over 25 prosent av elforsyningen fra vindkraft. I utgangspunktet kunne dette være et stort problem, men danskene redder seg med et godt utbygget overføringsnett.

Danskene tar mål av seg å komme opp i 50 prosent vindkraft innen 2020. Dette skaper store utfordringer med henhold til energilagring.

Fortsatt storstilt utbygging av vindkraft fordrer stadig bedre integrasjon mellom ulike soner i kraftsystemet og mellom land, med færre begrensninger i energihandel mellom ulike markeder.

Dette vil bidra til å jevne ut effekten av at det blåser et sted og ikke et annet. Men er det nok?

Behov for storskala energilagring

Problemstillingen mange land sliter med, men som vi her i landet slipper unna på grunn av den greit regulerbare vannkraften, er behovet for en effektiv bufferløsning i energisystemet.

Et energilager som kan suge opp overskuddskraft og som kan avgi den når den trengs. Jakten på fremtidens energilager er i gang.

Det finnes en rekke ulike lagringsløsninger for energi. Men alle har tapsledd. Den storskala lagringsformen som har minst tap er pumpekraftverk. Det å flytte vann både opp og ned i høyderetning gjør vi med veldig god virkningsgrad.

Dessverre er vannkraft lite utbredt i Europa, og mange ser dermed på Norge som Europas store batteri. Vi har 50 prosent av all magasinkapasiteten i Europa, og det gjør det mulig å lagre store mengder overskuddskraft.

Men det forutsetter selvfølgelig at vi bygger ut både overføringskapasitet og pumpeanlegg. På Tonstad på Sørlandet er det planer om å bygge et pumpekraftverk på 800 MW som kan brukes til å utregulere variasjoner i norsk og europeisk vindkraft.

Energi kan også lagres i form av komprimert luft i gigantiske fjellhaller. Det arbeides også med lagring av elektrisitet i enorme elektrokjemiske systemer (flow-batterier), store kondensatorer eller enorme svinghjul.

Hydrogen som lagringsmedium

Det finnes få virkelig gode alternativer for å lagre store mengder energi på, fra perioder med stor tilgang (overproduksjon) til perioder der forbruket overstiger tilgangen.

For eksempel fra perioder med langvarig og kraftig vind og spesielt hvis pumpekraft ikke er tilgjengelig. Sammenliknet med å lagre energien i form av komprimert luft i store saltformasjoner på kontinentet, vil et tilsvarende volum brukt som hydrogentank kunne lagre om lag hundre og femti ganger mer energi.

Det internasjonale energibyrået (IEA) har nylig startet et globalt prosjekt der blant annet storskala energilagring i form av hydrogen står i fokus.

StatoilHydro driver et demonstrasjonsanlegg på Utsira der de viser hvordan vindkraft kan produsere hydrogen ved bruk av en elektrolysør og lagre hydrogenet som komprimert gass.

Så regenereres strømmen ved bruk av hydrogenet i en forbrenningsmotor eller en brenselcelle når det er behov for den.

Anlegget har forsynt 10 husstander med fornybar kraft siden 2004. StatoilHydro videreutvikler nå Utsira-anlegget og vil bruke dette aktivt i arbeidet for å få fram neste generasjons mer effektive og robuste hydrogenteknologier.

Vind fra Finnmark til drivstoff i Europa?

Et alternativ til lange og kostbare overføringslinjer kan være produksjon og tanktransport av hydrogen. Finnmark har en av Europas beste vindressurser, men det er et stort og ikke minst svært kostbart prosjekt å bygge ut overføringskapasiteten.

Et interessant supplement, eller alternativ til, overføring av strøm kan være å bygge ut hydrogenproduksjon basert på elektrolyse av vann og så eksportere hydrogen i tankskip til det fremtidige europeiske drivstoffmarkedet.

Norge har mulighet til å bli en storprodusent av kjemisk energi med null utslipp. En nasjonal studie utført under ledelse av Sintef (www.ntnu.no/norways), har evaluert ulike alternativer for leveranse av hydrogen til det europeiske drivstoffmarkedet.

Både vind og naturgass er ifølge konklusjonene økonomisk interessante kilder til hydrogenproduksjon og eksport til kontinentet.

Kilde: Dr. Steffen Møller-Holst, Sintef