Kæmpe vanadiumbatteri skal opsuge sol og vind
Risø har indkøbt et 15 kW stort vanadiumbatteri som del af et decentralt forsynet mini-elsystem, hvor strøm fra solceller og vindmøller kan lagres til senere brug.
Risø/DTU’s nye batteri er et vanadiumbatteri, der består af to tanke med vanadium, opløst i svovlsyre, samt et antal battericeller, som hver er delt i to af en membran, der er gennemtrængelig for ioner. I hver af de to cellehalvdele optræder vanadium i to forskellige valenser og forholdet i koncentration mellem dem angiver, hvor meget batteriet er opladet. I drift pumpes vanadium-opløsningen gennem cellerne, og når batteriet afgiver strøm til omverdenen, adskilles elektroner og protoner i vanadium-suppen og bliver til minus og plus ved de to elektroder, og vanadium skifter valens. Når batteriet skal lades op, vendes strømmen, og processen kører den anden vej.
Læs også
Læs mere om
I en af de tomme reaktorhaller på det bakkede og forblæste Risø poserer et nyt element i fremtidens elforsyning. Det er et containerstort batteri af vanadiumtypen, som kan blive et af svarene på at få en varierende strømproduktion fra sol og vind til at stemme overens med et lige så svingende elforbrug.
I praksis forbindes det 15 kW store batteri med to vindmøller, et solcelleanlæg og en dieselmotor i et lokalt net. Forbruget udgøres af ladestik til en Toyota Prius-hybridbil og af en kontorbygning, hvor varmeanlæg, aircondition og andre belastninger kan styres individuelt.
Systemet kaldes tilsammen Syslab, og ideen er, at forskerne her kan teste samspillet mellem alle de forskellige elementer i praksis.
Lang levetid
Seniorforsker Henrik Bindner, Risø/DTU, har i et par år forsøgt at købe et stort batteri og endte med at få fat i et canadisk fabrikat, VRB Power Systems. Batteriets styringsdel er specialudviklet, da standardmodellen er målrettet til anvendelse inden for telekommunikation.
Batteriet, der har kostet 750.000 kr., er anskaffet som en del af et projekt, der er støttet af Energinet.dk med PSO-midler (Public Service Obligations – en afgift, som elkunderne betaler).
»Vi har valgt et vanadiumbatteri, fordi det kan tåle rigtig mange op- og afladninger, og fordi elektroderne ikke slides rent fysisk, og batteriet derfor forventes at have en lang levetid,« siger Henrik Bindner.
Han fremhæver ligeledes fordelen ved, at man kan ændre og udbygge på forholdet mellem effekt og energikapacitet ved simpelthen at sætte flere celler ind i systemet og fylde mere vanadium/svovlsyre på tankene, som udgør elektrolytten i batteriet.
»Batteriet kan i princippet holde evigt, hvis man blot udskifter membranerne i cellerne. Membranerne er den del, der bliver slidt i processen,« forklarer han.
Batteriet kan lagre i alt 120 kWh. Den lagrede strøm kan sendes tilbage med bare 25 procents tab. Det er ifølge Henrik Bindner en normal effektivitet for batterier, men højt i forhold til for eksempel brintlagring af strøm. Her bruges strømmen til at drive en elektrolyseproces, der spalter vand til ilt og brint.
Når man skal bruge strømmen igen, sendes brinten ind i en brændselscelle, som producerer strøm, og ved denne samlede proces tabes 60-70 procent af energien.
Ny systemstyring
Med den forholdsvis lille effekt og kapacitet kommer batteriet først og fremmest til at fungere som et korttidslager for vind- og solstrøm – fra minutter til få timer. Det betyder, at systemet kan opretholde en balance mellem forbrug og produktion, og at anden produktion ikke behøver at kunne reguleres så hurtigt og starte/stoppe så hurtigt og ofte.
I første omgang er Henrik Bindner og flere andre forskere i gang med at teste alle det omfangsrige batteris funktioner igennem for at få verificeret batteriets data.
Næste trin er at lade batteriet indgå som komponent i Syslab-systemet, hvor det skal bruges til at udvikle en systemstyring med. Styringen skal tage udgangspunkt i, at alle komponenterne i systemet er intelligente og kan kommunikere med hinanden
»Vores idé er at undersøge, om man ved hjælp af automatisering kan udvikle en decentral måde at styre tingene på. Altså om man kan udnytte, at komponenterne er intelligente og dermed undgå en central styring af systemet fra et kontrolrum,« siger Henrik Bindner.
Han tilføjer, at det fra et kontrolrum vil blive meget vanskeligt at bevare overblikket over et system med så mange aktive komponenter.
