Lagrer solenergi i hydrogen – gjøres om til strøm om vinteren

Kongsberg: I skolegården til Vestsiden ungdomsskole forteller Hallvard Benum om positive ringvirkninger av den nye løsningen. Som at elevene kan se hvordan vann spaltes til hydrogen og oksygen. Og den andre veien: Hvordan hydrogen omdannes til elektrisk strøm.

– De lærer mye om bærekraft og fornybar energi i naturfagtimene her, fastslår Benum, energi- og enøk-ingeniør i Kongsberg Kommunale Eiendom (KKE).

Det er de som eier Vestsiden ungdomsskole, og som har bygd om skolen til en teknologisk pionerbedrift. For fem år siden ga de Benum klarsignal til hydrogenprosjektet, som er det første i sitt slag i Norge.

– Jeg har bare hørt om tilsvarende i Australia, sier Benum.

I dag er «hydrogenbatteriet» i full drift.

– Da vi prosjekterte det, kostet et vanlig batteri med tilsvarende kapasitet 21 millioner. Denne løsningen kostet sju, opplyser han.

Gjester langveisfra

Benum forteller det er mange som har tatt turen til Kongsberg for å lære om sesonglagring av solenergi.

– Interessen har vært enorm. Vi har hatt gjester fra norske kommuner og flere europeiske land. Nedover i Europa er de opptatt av å finne måter å jevne ut energisystemene på. Det er ikke alle som kan balansere kraftnettet slik vi kan med vannmagasinene våre, forklarer Benum.

Han fikk ideen til hydrogenprosjektet da han hørte at forskere ved NTNU og IFE hadde utviklet et lagringsmedium, et metallhydrid, som lagrer hydrogen nesten uten energitap.

Sammen med en elektrolysør og en brenselcelle kan man dermed både lage og lagre hydrogen. For så å omdanne energien til elektrisk strøm når behovet melder seg.

– For vår del handler det mest om å kutte effekttopper. For mange kan jo det utgjøre halve strømregninga, sier Benum.

Sylindrene i konteineren er fulle av et spesialdesignet metallhydrid. I alt tre tonn.

Hydrogenet binder seg til gitterstrukturen i pulveret.

Når lageret er fullt, er det nok til å produsere 1500 kWh elektrisk strøm.

Plusshus med solceller

Det var i mai 2019 at kommunestyret i «teknologihovedstaden» Kongsberg ga sin velsignelse til hydrogenbanken. Budsjettrammen var 15 millioner, iberegnet tilskudd fra Enova.

På samme tid sto nye Vestsiden ungdomsskole ferdig med bergvarme og solceller. En mer energieffektiv bygningskropp reduserte strømbehovet fra rundt én million til 350.000 kilowattimer.

Skolen fikk definisjonen plusshus, et bygg som ved slutten av sin levetid skal ha produsert mer energi enn det har brukt, inkludert til byggingen.

I 2019 vant skolen KLPs klimapris på en halv million kroner.

Forsyner nabolaget med strøm

Alle takflatene på skolen, som ligger idyllisk til ved Numedalslågen, er helt eller delvis dekket av solcellepaneler. Hittil har det gitt 250.000 - 280.000 kilowattimer i året.

Ulempen er at mye av strømmen produseres mens elevene har fri og skolen er sommerstengt. Dermed må de mate overskuddet ut på nettet mens prisene er lave, og kjøpe strøm til en høyere pris senere.

– Om sommeren er det nærmere hundre hus i området som får strøm fra skolen, anslår Benum.

Med sesonglagring kan skolen bruke mer av energien sin selv. 2025 var første år med full drift av hydrogenbatteriet.

– Trykk som i en sykkelslange

I klart, solcellevennlig høstvær tusler vi ned til den sju meter lange, inngjerdete konteineren hvor hydrogenet lagres. Nå etter sommeren er det fullt.

Med tanke på eksplosjonen i Sandvika i 2020, der en hydrogenstasjon gikk i lufta da en av tankene begynte å lekke, stusser vi over at konteineren er plassert ved siden av en fotballbane.

Benum, som har ledet hydrogenprosjektet, synes imidlertid ikke å være bekymret for sikkerheten.

– I motsetningen til i Sandvika er ikke dette et høytrykkslager. Her lagres hydrogen i fast materie. Trykket i tankene våre er ikke høyere enn i en sykkelslange, sier Benum.

Vann i disse dunkene omdannes til hydrogen og oksygen ved elektrolyse.

Elektrolysøren og brenselcellen, som siden lager strøm av hydrogen, står i et eget skap.

Her føres hydrogengassen inn i sylindrene med metallhydrid.

Det er mannen til venstre, Roman Denys, som har designet metallhydridet.

Sikkert som hydrogenbanken

Alle sammenkoblinger i systemet er plassert inne i en boks som Benum kaller en tank connection space.

– Det er en sikkerhetsmekanisme som ofte er brukt på skip for å sikre at lekkasjer av gasser eller drivstoff ikke kommer ut i maskinrommet, men kan føres til et trygt sted, sier Benum.

– Uansett hvor det skulle oppstå en lekkasje hos oss, vil gassen enkelt og ufarlig luftes ut over taket, forteller han.

Han forklarer også hvordan brannsikkerheten er bygd opp.

– Hvis alle systemene skulle svikte samtidig, er det bare å la anlegget brenne ned, sier Benum.

Det anser han nærmest som en umulighet. I forprosjektet beregnet Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap (DSB) risikoen for en fatal hendelse til en til ti millioner

– Det er mindre enn i samfunnet generelt, sier Benum.

Romtemperatur

Når hydrogen lagres i metallhydrid, er atomene bundet i en gitterstruktur. Det trengs verken kompresjon eller høy temperatur for å sette i gang reaksjonen.

– I tillegg er lageret 20 prosent mer kompakt enn flytende hydrogen, opplyser Roman Denys, hydrogenekspert i selskapet Hystorsys, som har levert metallhydridet.

Det er Denys som har designet det. Når vi kommer til det innerste kammeret i konteineren, tar han fram en prøve av det grå, grovkornete pulveret og lar det renne gjennom fingrene.

– Det er en avansert legering. Selv ikke jeg husker alle stoffene den består av, innrømmer han.

Benum forteller at det er lagring av hydrogen i metallhydrid som er kjernen i prosjektet. Det er muligheten dette gir, han har ønsket å vise fram.

– Vi skulle bare hatt mer av det, kommenterer han.

Ville ha off grid-skole

I utgangspunktet hadde han ønsket seg et femti ganger så stort energilager. Da kunne skolen blitt selvforsynt med energi, hevder han.

– Av økonomiske årsaker måtte vi begrense oss. Vi var fortsatt på teststadiet, sier Benum.

Samtidig understreker han at løsningen ville blitt mer lønnsom med et større lager.

– Kostprisen ville blitt høyere, men det ville også besparelsene. Når infrastrukturen er på plass, er det størrelsen på lageret som avgjør lønnsomheten, forklarer han.

Hallvard Benum skulle gjerne hatt langt flere sylindre til lagring av hydrogen.

Opprinnelig var målet at skolen skulle være selvforsynt med strøm.

I vinter skal energien brukes til å kutte effekttopper.

Benum har holdt en rekke foredrag om prosjektet, og tatt imot besøkende fra fjern og nær.

– Interessen for sesonglagring av solenergi er enorm, sier han.

Tre tonn pulver

Inne i konteineren er det tre eksplosjonssikre rom med gasstette dører. I det første, kontrollrommet, står et skap med elektriske koblinger og sikringer.

Alle prosessene er automatiserte og koblet til skolens nettverk. Teknisk personell kan følge med på det som skjer via pc eller mobil. Som at det tar cirka 500 timer å lade batteriet til 1500 kWh, som er kapasiteten.

– Effekten er åtte kilowatt, men 30 prosent av energien går over til varme i prosessen. Denne varmen sender vi tilbake til skolen hvor den brukes til å lade energibrønner eller direkte til oppvarming av bygget, forklarer Benum.

I det neste rommet, prosessrommet, står de to dyreste komponentene, elektrolysøren og brenselcellen. Og den billigste: en plastkanne med vann. Det er vann fra denne dunken som spaltes til hydrogen og oksygen.

– Det er helt vanlig kranvann, bemerker Benum.

I det innerste rommet, lagringsrommet, står tanken med metallhydridet. En sirlig stabel med 56 tunge sylindre. Til sammen veier metallet tre tonn. Hydrogenet veier 45 kilo.

– Det veier bare én til to prosent av metallhydridet, konstaterer Benum.

Nedbetalt i byggets levetid

Konteineren får energien den trenger fra skolens bergvarmepumpe. Når hydrogenet skal frigjøres fra metallhydridet, holder det å øke driftstemperaturen et par grader.

– Den samme løsningen er brukt i tyske ubåter, så de kan kjøre lydløst på strøm fra brenselceller. Metallhydridet fungerer som ballast, forteller Benum.

De 45 kiloene hydrogen som er lagret på Vestsiden, vil gi skolen 1500 kilowattimer strøm.

– Det tilsvarer strømmen på et stort, industrielt batteri, sammenligner Benum.

Likevel vil ikke hydrogenprosjektet være nedbetalt før om 60 år.

– Det er det som er beregnet levetid for bygget, så hydrogenprosjektet finansierer seg selv. Vi har ikke kastet bort noen skattekroner på dette, forsikrer Benum.

Samtidig er han opptatt av at økonomien kunne vært bedre med større hydrogenlager. Mer pulver.

Han tror også prisene på utstyret de har brukt, har gått ned siden 2019, og at de vil fortsette å synke etter som flere begynner å bruke hydrogen på denne måten.

– I skip, for eksempel. Der er ikke vekta så farlig, sier Benum.

– Hva med innføringen av norgespris på strøm?

– Tja, hva som skjer etter norgespris, er det ingen som vet. Mye tyder på at strømprisene vil stige for næringskunder som oss. Og da vil regnskapet vårt bli bedre. Vi må uansett fortsette med energieffektivisering, mener Benum.