Industrienyheter

GridScale: Lagring av fornybar energi i stein i stedet for litiumbatterier

2021-06-16
TEMA:
Aarhus Universitet, Batteriteknologi, Energi, Grønn Energi, Populær
Av AARHUS UNIVERSITY 6. mai 2021



Når det er overskudd av elektrisitet fra vind eller sol, belastes energilagringen. Dette gjøres av et system med kompressorer og turbiner som pumper varmeenergi fra en eller flere lagertanker fylt med kule steiner til et tilsvarende antall lagertanker fylt med varme steiner. Dette gjør steinene i de kalde tankene veldig kalde, mens det blir veldig varmt i de varme tankene, opptil 600 grader. Kreditt: Claus Rye, Stiesdal Storage Technologies

Konseptet med å lagre fornybar energi i stein har kommet et skritt nærmere realisering med byggingen av demonstrasjonsanlegget GridScale. Anlegget blir det største elektrisitetslageret i Danmark, med en kapasitet på 10 MWh. Prosjektet finansieres av Energy Technology Development and Demonstration Program (EUDP) under det danske energibyrået.
Stein av erter oppvarmet til 600 ° C i store, isolerte ståltanker er kjernen i et nytt innovasjonsprosjekt som tar sikte på å få et gjennombrudd i lagringen av periodisk vind- og solstrøm.

Teknologien, som lagrer elektrisk energi som varme i stein, kalles GridScale, og kan bli et billig og effektivt alternativ til å lagre strøm fra sol og vind i litiumbaserte batterier. Selv om litiumbatterier bare er kostnadseffektive for energiforsyning i korte perioder på opptil fire timer, vil et GridScale strømlagringssystem kostnadseffektivt støtte strømforsyning i lengre perioder-opptil omtrent en uke.

“Den eneste virkelige utfordringen med å etablere 100 prosent fornybar strømforsyning er at vi ikke kan spare strømmen som genereres under vindfullt og solfylt vær til bruk på et senere tidspunkt. Etterspørsel og produksjon følger ikke det samme mønsteret. Det er ennå ikke kommersielle løsninger på dette problemet, men vi håper å kunne levere dette med vårt GridScale energilagringssystem, sier Henrik Stiesdal, grunnlegger av klimateknologiselskapet Stiesdal Storage Technologies, som står bak teknologien.

Kort fortalt handler GridScale-teknologien om oppvarming og nedkjøling av basalt knust til bittesmå steiner i erter i ett eller flere sett med isolerte ståltanker. Lagringsanlegget lades gjennom et system av kompressorer og turbiner, som pumper varmeenergi fra en eller flere lagertanker fylt med kule steiner til et lignende antall lagertanker fylt med varme steiner, når det er overskuddskraft fra vind eller sol.

Dette betyr at steinene i de kalde tankene blir veldig kalde, mens de blir veldig varme i de varme tankene; faktisk opp til 600oC. Varmen kan lagres i steinene i mange dager, og antall sett med steinfylte tanker kan varieres, avhengig av lengden på lagringstid som kreves.

Når det er behov for elektrisitet igjen, snur prosessen, slik at steinene i de varme tankene blir kaldere mens de blir varmere i de kalde tankene. Systemet er basert på et billig lagringsmateriale og moden, velkjent teknologi for lading og utlading.
Basal er et billig og bærekraftig materiale som kan lagre store energimengder i små rom, og som tåler utallige ladninger og utslipp av lagringsanlegget. Vi utvikler nå en prototype for lagringsteknologien for å demonstrere veien videre for å løse problemet med lagring av fornybar energi - en av de største utfordringene for utvikling av bærekraftig energi over hele verden, sier Ole Alm, utviklingssjef i energigruppen Andel, som også er en del av prosjektet.

GridScale -prototypen vil være det største lagringsanlegget i det danske elsystemet, og en stor utfordring vil være å gjøre lagringsfleksibiliteten tilgjengelig på strømmarkedene på en måte som gir best mulig verdi. Følgelig vil dette også være en del av prosjektet.

Den nøyaktige plasseringen av prototypen lagringsanlegg er ennå ikke bestemt. Imidlertid vil det definitivt være i den østlige delen av Danmark på sør- eller vestsjælland eller på Lolland-Falster, der spesielt produksjonen fra nye store PV-enheter vokser raskere enn forbruket kan følge med.
Det fulle navnet på innovasjonsprosjektet er "GridScale" kostnadseffektivt storstilt elektrisitetslager, og det vil løpe i tre år med et samlet budsjett på DKK 35 millioner (EUR 4,7 millioner). Prosjektet finansieres med 21 millioner danske kroner (2,8 millioner euro) fra Energy Technology Development and Demonstration Program (EUDP).

I tillegg til selskapene Stiesdal og Andel, består partnergruppen av Aarhus University (AU), Danmarks Tekniske Universitet (DTU), Welcon, BWSC (Burmeister Wain Scandinavian Contractor), Energi Danmark og Energy Cluster Denmark.

Partnerne vil levere en energisystemanalyse og designoptimalisering for et steinlager, samt optimalisere de tekniske konseptene og modne GridScale-teknologien til en skalerbar løsning som er klar til å markedsføres.

For eksempel vil den europeiske energisystemmodellen utviklet av AU bli kombinert med modellen for optimalisering av turbiner utviklet av DTU for å få innsikt i steinlagringsanleggets potensielle rolle i en europeisk kontekst og for å optimalisere designet:

“Overgangen til fornybar energi endrer måten energisystemet fungerer på - rett og slett fordi vind- og solenergi ikke nødvendigvis produseres når vi trenger det. Derfor må vi finne ut hvordan den tekniske designen best kan tilpasses energisystemet og i hvilke land og når i den grønne overgangen teknologien har størst verdi. Vi vil prøve å identifisere kombinasjonen av energiteknologier som vil gi størst verdi for lagringsløsningen. Jeg tror at steinlagringsteknologi har et stort potensial mange steder rundt om i verden og kan være til stor fordel i den grønne overgangen, sier førsteamanuensis Gorm Bruun Andresen fra Institutt for mekanisk og produksjonsteknikk ved Aarhus Universitet.