Skal bygge gigantiske termiske batterier

Mange tenker kanskje ikke så mye på at energien vi produserer fra sol og vind av og til må lagres til det er bruk for den. Svaret på lagring av fornybar energi blir gjerne batterier. Men når strømmen likevel skal gå til å produsere varme, er det mye billigere å lagre den som varme enn som strøm i batterier.

Rundt 75 prosent av den fornybare energien vi høster fra sol og vind, og for den saks skyld vannkraft, blir brukt til å produsere varme. I industri rundt om i verden blir 90 prosent av denne termiske energien produsert fra fossile kilder.

– Det er vesentlig billigere å lagre energien som varme direkte enn å holde den fast i elektroner. I stedet for å bruke rundt 300 dollar for å bygge kapasitet til å lagre en kWh i et industrielt batteri koster det 30 dollar i et termisk batteri, sier Christian Blom i Kyoto Group. Han er siv. ing. fra NTNU, har bakgrunn fra Think og sittet i ledergruppen i Scatec Solar.

Vil avkarbonisere industrien

Kyoto Group retter seg inn mot det industrielle markedet. Her brukes 32 prosent av all energien i verden.

Potensialet for å lagre energioverskudd er enormt. Bare ni prosent av varmeproduksjonen kommer fra fornybare kilder. Kan overskuddsproduksjon fra slike kilder lagres som varme, og brukes når den trengs, vil andelen kunne øke betydelig. Ikke minst etter hvert som produksjonskapasiteten øker og det blir behov for å mellomlagre energi.

Kyoto Group har utviklet et modulært batterisystem som lagrer termisk energi i salt.

– Salt er ideelt for termisk lagring. Det er flytende over et veldig stort temperaturområde. Typisk fra 200 til 525 grader, som vi utnytter. Det passer godt med brorparten av industriell bruk hvor det benyttes 180 til 250 graders varme til damp. Vi bruker et nøytralt salt som Yara produserer som også brukes til nitratgjødsel basert på kalsium, kalium og natrium. Det er den samme salttypen som også brukes i anlegg for termisk solenergi, CSP - Concentrating Solar Power, sier Blom.

For et par år siden lagret slike CSP-anlegg rundt om i verden mer termisk energi enn litiumionebatterier.

Termisk lagring er ingen nyhet. Før var såkalte akkumulatortanker veldig vanlig i bygg, men de lagret energien som varmt vann.

HeatCube

– Vi utvikler termiske batterier beregnet på å jevne ut energitilgangen i løpet av døgnet. I Danmark har de en utfordring med et stort overskudd av vindenergi om natten. Det gjør det veldig billig å produsere varme som kan selges med fortjeneste når behovet er stort om dagen. Det termiske batterisystemet kan balansere både sol og vind uten å tape mer energi enn de fem prosentene vi regner med gjennom døgnet, sier han.

Selskapet bygger varmelageret, de kaller HeatCube, inn i standard 20-fots containere som er enkle å frakte på båt og trailer.

Mellom to og åtte slike lagertanker bygges sammen til en enhet hvor salt i væskeform pumpes rundt i varm tilstand, det vil si 525 grader, eller kald, det vil si 200 grader. En tank er tom og brukes når en kald tank tappes og fylles med varmt salt via en container som inneholder oppvarmingsenheten og pumpene.

– Vi kan lagre 2,5 MWh i hver av tankene. På et tilsvarende volum ville et litiumionebatteri kunne lagre 1,5 til 2 MWh, I tillegg trengs det da transformatorer, vekselretting og annen elektronikk. Vi jobber nå med anlegg som er fra 20 MWh og oppover, men vi retter oss inn mot energilagre på mellom 10 og noen hundre MWh, sier Blom.

– Varer lenge

– Varmt salt er veldig korrosivt, men de klarer likevel å håndtere det med en stålkvalitet som er forholdvis rimelig. Spesielt fordi temperaturen aldri skal gå over 525 grader. Det gjør at systemet vil ha like lang holdbarhet som de fornybare kraftverkene de skal jobbe sammen med. Det gjør at vi kan få en kostnad over levetiden på slike anlegg som er under 10 euro per MWh, sier han.

Selskapet har hatt et pilotanlegg på Follum ved Hønefoss, og er i ferd med å etablere det første energilageret i Danmark. Det skal brukes til å balansere nettet som i perioder av døgnet har overskudd av vindkraft slik at danskene kan fase ut kullkraft.

– Dette er en kommersiell demonstrasjon på 15 MWh, men det kan blir mellom 200 og 300 MWh når kullkraften skrus helt av, sier Blom.

Fra olje

Det meste av sirkulasjonssystemet likner på det man bruker i oljeindustrien. Kyoto Group har fått hjelp fra Sub Sea Services, som har omfattende kunnskap på feltet. Selve tankene skal produseres i Spania. Selv startet de i Kongsberg, men er i dag etablert med forretningsadresse i Oslo, og Kongsberg Innovasjon eier 5,5 prosent av selskapet. Hydro er største eier. Selskapet har ti ansatte og mellom seks og syv faste konsulenter.

– Vi skal selge og utvikle energilagringsteknologien. Markedet er over hele verden og da er det best å produsere i nærheten av kundene. Vi prøver i størst mulig utstrekning å bygge lagrene basert på et fundament av standardisert teknologi, og har utviklet systemet og programvaren for å styre energilageret mest mulig effektivt. Faktisk brukes Nvidias prosessor, som er utviklet for selvkjørende biler, til styring, for det er veldig mange parametere å holde rede på i sanntid. Det er en utfordring når du har med sol og vind å gjøre, men vi prøver i størst mulig utstrekning å unngå usikkerhet.

Eksportmarked

Kyoto Group er først og fremst rettet inn mot markeder i land hvor andelen fornybar energi fra sol og vind er stor og hvor den er vanskelig å regulere. I Norge har vi vannkraften som kan regulere det vi har av sol- og vindkraft.

– Mange land sliter med å erstatte kullkraften med fornybar kraft, men HeatCube vil kunne gjøre dette vesentlig enklere, sier Blom og understreker samtidig at det europeiske energisamarbeidet ACER er viktig for dem, men også for alle de nye norske batterifabrikkene.