Danske ingeniører vil gemme vindenergi under 25 meter sand
Se infografikken: To danske ingeniører vil pumpe havvand ind i enorme vandballoner, som får hele sandklitter til at løfte sig op til syv meter og sætte vandet under tryk. Trykket udnyttes til at genere energi, når det ikke blæser.
Infografik:
Energilagring i underjordisk vandreservoir
To danske ingeniører er i færd med at udvikle et dansk energilager, der kan gemme overskydende energi fra vindmøller som potentiel energi i form af vand under tryk.
Norge og Sverige gør noget lignende ved at dæmme vand op i højt beliggende søer, når strømmen er billig, og lade det løbe ud igen gennem turbiner, når der er brug for elektricitet.
Her er det den høje beliggenhed af vandreservoiret, der giver tryk på turbinerne. Men da faldhøjde er en mangelvare i Danmark, må vandtrykket her i landet frembringes på en anden måde.
Ved hjælp af elspotmarkedets billigste elektricitet skal havvand pumpes ind i en flad vandballon, som dækker et areal på 20 hektar, for eksempel i et klitområde. Det svarer til cirka 450 meter på hver led. Oven på ballonen lægges et 25 meter tykt lag sand. Når vandet pumpes ind i ballonen, bliver sandet ovenpå løftet op til syv meter i vejret af vandtrykket.
Når vandreservoirets energi skal bruges igen, bliver det hovedsageligt sandets potentielle energi, der omsættes til vandkraft under stort tryk.
Efterhånden som den opstemmede vandmængde bruges i turbinerne, sænker den kunstige klit sig igen. Og så er den parat til at blive løftet endnu en gang, når spotmarkedsprisen på el går i bund. På den måde vil den bevægelige sandklit fungere som et kæmpemæssigt, batteri for vindmøllestrøm.
»Det gode ved denne idé er, at den er rimelig banal, og den største udfordring må være designet af selve membranen,« siger den ene af idémændene, Asger Gramkow fra Sønderborg, medstifter af udviklingsselskabet A&J Development.
»Et areal på 20 hektar vil kunne rumme 200 MWh, og med en effekt på 30 MW vil det kunne forsyne hele Als med elektricitet i otte timer,« siger han.
Foreløbige beregninger viser, at sådan et anlæg vil koste i omegnen af 200 millioner kroner.
En række danske aktører i energibranchen er involveret i projektet, som om kort tid skal demonstreres i en miniudgave. Energinet.dk har foreløbig skudt en halv million kroner i opførelsen af det første forsøgsanlæg, der skal vise, hvor de praktiske problemer opstår.
Dertil kommer Risø DTU, DTU Byg, GEO, Danfoss, Sønderborg Kommune, foruden ingeniørfirmaet Sloth Møller og entreprenørfirmaet Arkil. A&J Development har desuden haft møder med en strateg fra Siemens Windpower, som var begejstret for ideen.
Asger Gramkow forventer, at et dansk patent på metoden er i hus om få uger.
Men der er dog stadig adskillige tekniske udfordringer i konceptet. Vil de 25 meter sand på membranen for eksempel blive liggende i et jævnt lag, når membranen regelmæssigt udvider sig syv meter op og ned? Skal sandet ’tøjres‘ med udspredte net i flere lag? Eller skal sandlaget sikres med en vold? Vil membranen blive slidt itu af skarpe sten i sandet? Er sand det bedste materiale? Skal der ligge et blødt lag imellem sand og ballon?
Den turbineteknik, der skal bruges, er velkendt, da opstemmet vand har været brugt til energilagring i mange år. Brugen af snavset havvand er også kendt fra tidevandskraftværker rundt om i verden.
»Et jord- eller sandlag på 25 meter giver os det tryk på fem bar, som er nødvendigt,« siger Asger Gramkow. Desuden er det overskueligt, hvilke naturressourcer der går til at bygge eller nedlægge sådan et lager, set i forhold til for eksempel batteriteknologi.
»Mit udgangspunkt er, at hvis vi vil noget med alle vores vindmøller, så er vi nødt til at løse vores energilagringsproblem,« siger Asger Gramkow.
Allan Schrøder, leder af Nationallaboratoriet for Bæredygtig Energi på Risø DTU, siger:
»Det er et spændende projekt med enkle principper. De fem bars tryk i ballonen svarer til 50 meters faldhøjde, hvis det var et vandmagasin i Norge. Men det er jo ikke gjort før, så vi mangler erfaringer med, hvad der sker med jordfyldet og med membranen, når den står under tryk i lang tid, og når den arbejder mekanisk. Desuden ved ingen, hvordan naboerne til sådan en bevægelig klit vil reagere.«
Demonstrationsanlægget bliver nu bygget på en gammel losseplads i Spang ved Sønderborg, og det får et areal på 20 gange 20 meter. I det første forsøg skal det overliggende sandlag kun løftes en halv meter. Membranen bliver formentlig af den slags, som bruges til overdækning af gyllebeholdere.
»Så ser vi, hvad der sker. Forskerne får nogle tal, de kan regne på, og så kører vi videre. Efterfølgende skal vi bygge et større demoanlæg, måske 100 gange 100 meter. Det skal foregå i Sønderborg Kommune, som er stærkt interesseret i projektet,« siger han.
Det bekræfter plan- og bygchef Vivian Krøll.
»Vi har foreløbig anvist et areal, hvor det første forsøg kan udføres. Asger Gramkow har også bedt om et areal til et større demonstrationsanlæg, og det vil vi meget gerne være behjælpelige med, når den tid kommer,« siger hun.
Lektor Ole Hededal, DTU Byg, siger:
»Som energilager skal projektet helst opnå en energieffektivitet på 70 procent, inklusive tab i turbinerne. Tabet vil formentlig opstå i højens randzoner, hvor der vil være friktion og revnedannelser, der skal styres. Materialerne skal helst være simple, gerne almindelig jord eller sand, eventuelt med fiberarmering, ellers kan omkostningerne løbe hurtigt. Det er også spændende, om erfaringerne fra forsøgsprojektet umiddelbart kan opskaleres til større anlæg,« siger han.
Han regner med, at der vil gå i hvert fald et år eller to med at samle erfaringer, alt efter hvordan projektet og finansieringen udvikler sig.
