Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Flydende luft skal lagre grøn strøm

Når Solen er væk og vinden stille, er vi afhængige af kulkraft til at levere strømmen. Men nu har britiske ingeniører bygget et lager, hvor vi kan lagre den overskydende energi, de vedvarende energikilder producerer, i iskold, flydende luft.

Staff Sgt. Jim Araos

Når du kommer hjem fra arbejde og tænder for lamperne, TV’et og elradiatoren, er solen på vej ned og solcellerne stoppet med at producere strøm. Hvis der samtidig er vindstille og vindmøllerne er gået i stå, er der kun kulkraft til at levere strøm til stikkontakten.

For bagsiden af grøn, vedvarende energi er, at produktionen er ustabil. Når solen er gået ned, og vinden er fraværende, må vi ofte ty til de sorte energikilder som kul og olie for at dække behovet. På andre tidspunkter producerer sol og vind mere strøm end forbrugerne har behov for, og derfor er der brug for at kunne lagre overskudstrøm.

Indtil videre er det ikke lykkedes af skabe et energilager, som kan bygges overalt til en rimelig pris, opbevare store mængder energi, og som ikke medfører nogen form for forurening. Men ud for Manchester blev der sidste år opstillet et anlæg, hvis ressource er luften omkring os, og som kan konkurrere med fx lithium-ion batterier.

Ingeniørfirmaet Highview Power præsenterede nemlig verdens første koldluftsenergilager – og med det en potentiel løsning på den grønne omstillings største udfordring: Hvad gør vi med den energi, vi ikke bruger her og nu?

Iskold luft lagrer den strøm, vi ikke bruger

Et koldluftsenergilager som det fra Highview Power skal fungere som et opholdssted for strømmen, indtil der bliver brug for den ude i elnettet.

  • Grønne energikilder producerer strøm

    Når vedvarende energikilder som vindmøller og solceller producerer mere strøm, end der er brug for, bliver den overskydende strøm sendt til koldluftsenergilageret, frem for at der slukkes for produktionen, som det typisk sker i dag.

  • Strøm bliver til luft

    Energien bruges til at nedkøle luft til minus 196 grader, hvorved den bliver flydende. Den lagres i en termotank, indtil der igen bliver brug for strøm. Samtidig frigives der varme under nedkølingen, som lagres, indtil væsken igen skal omsættes til strøm.

  • Anlægget tilsluttes energinettet

    Når der er behov for strøm, opvarmes den flydende luft af overskudsvarmen fra nedkølingsprocessen. Det skaber en luftstrøm, som sendes op gennem en turbine, der derved producerer strøm. Den sendes direkte ud i energinettet, når der er behov for det.

  • Overskudsenergi nedkøler frysehal

    Udover at producere strøm, kan den flydende luft bruges til at nedkøle vores madvarer. Frysehaller kan nemlig kobles til energilagrene, så den nedkølede flydende luft kan cirkulere gennem hallerne og derved bidrage til nedkølingen, inden den varmes op og producerer strøm.

Grøn omstilling udfordrer

Vores energiforbrug flugter ikke altid med produktionen. Solceller producerer eksempelvis mest strøm i dagtimerne, mens forbruget topper ved aftenstid, når landets familier sætter maden i ovnen og tænder for TV’et. Fx er forbruget omkring middagstid i gennemsnit lidt over 50 GW, mens det topper ved næsten 60 GW ved aftenstid. Hvis produktionen fra vindenergi er lav, og Solen er ved at gå ned, er det nødvendigt at bruge kulkraft, som kan op- og nedjusteres, så det passer til behovet.

Løsningen er at indbygge energilagre i elsystemet, som både kan lagre strøm fra dagtimerne til om aftenen, når folk tænder for komfurer og lamper, og gemme energien over lange perioder, så vi fx kan lagre solcellers overskudsstrøm fra den lyse sommer til den mørke og kolde vinter.

Overskudsstrøm nedkøler luft

Det er foreløbig ikke lykkedes forskere at komme med bud på energilagre, der ikke har en eller anden begrænsning.

Pumpelagre bruger overskudsstrøm til at pumpe vand opad, og når der er behov for strøm, sendes vandet ind gennem en turbine. Teknologien er dog meget afhængige af et bjergrigt landskab. Et andet bud er flowbatterier, som skaber elektricitet ved at konvertere kemisk energi fra elektrisk ladede kemikalier til strøm

I de senere år har ingeniører udviklet kæmpemæssige lithium-ion batterier, som kan lagre store mængder strøm. De er dog afhængige af forurenende minedrift og indeholder miljøskadelige stoffer, som vanskeliggør genbrug af udtjente batterier. Og batteriernes levetid er kun ti år.

Når luft komprimeres og nedfryses til en væske med grøn overskudsstrøm, reduceres luftens volumen 700 gange, og det er en stor fordel, fordi masser af energi lagres i et lille volumen. Pumpelagre bruger overskudsstrøm til at pumpe vand fra et lavt til et højt reservoir og sender så vandet gennem elproducerende turbiner, når der er brug for strøm. Svagheden er, at vandet fylder over 300 gange mere end den flydende luft. Flowbatterier mister hurtigt deres effektivitet, og litiumbatterier, som præsterer langt bedre end koldluftsenergilagrene, har en væsentligt kortere holdbarhed og er afhængige af en forurenende mineindustri.

1. Varmelagre med fx. Olie

2. Flowbatterier

3. Koldluftslagre

4. Litium-ion-batterier

© Lasse Alexander Lund-Andersen

Koldluftslagrene kan derimod bygges overalt, og faktisk har de ikke brug for meget andet end luften omkring os. Samtidig har de en anslået levetid på 30-40 år, og de er bygget af stål, som let kan genbruges.

Batteriet udnytter luften omkring os

Når ilt nedfryses til -196 grader celsius, får den en flydende form. Det er denne effekt, ingeniørerne ved Highview Power har udnyttet til at skabe koldluftslageret. Her nedkøles luften med energi fra vindmøller eller solceller og lagres i isolerede ståltanke, der fungerer som termoflasker.

Når der igen er brug for strøm, lukkes den iskolde flydende luft ud af tankene, sættes under tryk og opvarmes vha. grøn energi. Det omdanner væsken til en strøm af luft, som udvider sig 700 gange og driver en elproducerende turbine.

For at opnå en tilstrækkelig høj energieffektivitet, genbruges varme og kulde i systemet. Når luften nedkøles til en minus 196 grader kold væske, frigives der varme, på samme måde som en tændt fryser udsender varme på bagsiden.

På Highview Powers demonstrationsanlæg lagres overskudsvarmen, og bruges til at opvarme den iskolde flydende luft, når der igen skal produceres strøm. Og når den ultrakolde væske ved elproduktionen udvider sig til luft, frigives der kulde, som genanvendes ved den næste nedkølingscyklus.

Frysning af fødevarer

Det er ikke kun i elnettet, at energien fra et koldluftslager kan udnyttes. Anlægget kan nemlig også kobles til nogle af de meget energikrævende frysehuse, der har brug for konstant nedkøling.

Frysehaller som denne kræver store mængder energi at holde nedkølet. Her kan den flydende luft bruges til at sænke energiomkostningerne.

© Shutterstock

Det kræver meget energi at nedfryse madvarer, og 70 pct. af fødevarerne i EU nedkøles eller fryses. Især store frysehuse med et energiforbrug på mellem 500 kilowatt og 10 megawatt kan med fordel kombineres med koldluftsenergilagre.

Det europæiske forskningssamarbejde CryoHub vil i år opføre et energilager med flydende luft ved et frysehus i den belgiske by Lommel. I første omgang bliver der tale om et lille anlæg med en lagerkapacitet på 100 kilowatt. Men perspektiverne er store.

Kombinationen af koldluftsenergilagre og frysehuse kan nemlig nå op på en samlet energieffektivitet på 70-80 pct., sammenlignet med Highview Powers omkring 60-70 pct., fordi den overskydende kulde fra energilagringen udnyttes effektivt i frysehuset.

CryoHub har kortlagt udbredelsen af store frysehuse i EU, og det viser, at hovedparten af dem findes i de tætbefolkede områder langs med Europas nordvestlige kyster – netop i et område, hvor fremtidens store havvindmølleparker i perioder med kraftig blæst vil sende store mængder overskudsstrøm i land.

Teknologien virker

Highview Power har med koldluftsenergilageret bevist, at teknologien virker. De kommende år går firmaet i gang med at opskalere, og allerede i 2022 planlægger de at åbne et nyt anlæg, der kan forsyne 50.000 husstande i tre timer – sammenlignet med 5000 i det nuværende anlæg ud for Manchester.

Dermed har endnu en lovende teknologi til lagring af strøm meldt sig på banen som løsningen på en af den grønne omstillings suverænt største udfordringer.

Når du i fremtiden kommer hjem fra arbejde på en mørk og vindstille dag, virker lamperne og tv'et som de plejer, og strømmen kommer fra nedkølet luft.

Energilageret forklaret af forskerne selv

Se, hvordan koldluftsenergilageret er bygget op, forklaret af holdet bag teknologien.

Læs også:

Teknologi

Derfor får vindmøller ikke klodens CO2-udledning til at falde

5 minutter
Batterier

Nyt batteri oplader sig selv med vanddamp fra luften

2 minutter
Atomkraft

Forskere: Blå energi kan erstatte atomkraft

3 minutter

Log ind

Ugyldig e-mailadresse
Adgangskode er påkrævet
Vis Skjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klik hér

Ny bruger? Få adgang nu!

Nulstil adgangskode

Indtast din email-adresse for at modtage en email med anvisninger til, hvordan du nulstiller din adgangskode.
Ugyldig e-mailadresse

Tjek din email

Vi har sendt en email til med instruktioner om, hvordan du nulstiller din adgangskode. Hvis du ikke modtager emailen, bør du tjekke dit spamfilter.

Angiv ny adgangskode.

Du skal nu angive din nye adgangskode. Adgangskoden skal være på minimum 6 tegn. Når du har oprettet din adgangskode, vil du blive bedt om at logge ind.

Adgangskode er påkrævet
Vis Skjul