Vedvarende energi fra sol og vind er der ikke altid, når vi har brug for det. Derfor er der brug for energilagre, og forskere over hele verden leder i disse år derfor efter egnede metoder.
Forskere fra Aarhus Universitets institut for Ingeniørvidenskab har derfor sat sig for at opbygge et solenergi-system, hvor solens stråler ikke først bliver lavet om til el, som det sker i en traditionel solcelle.
I stedet bruges det fotoelektrokemiske princip, hvor solenergi omdannes direkte til kemisk energi i en flydende væske. Det sker ved hjælp af en fotoelektrode. Og her vil forskerne bruge en teknologi udviklet i Portugal. Det forklarer lektor Anders Bentien:
»Vores kolleger i Porto har længe arbejdet med fotoelektroder, der er i stand til at splitte vand i brint og ilt. De elektroder vil vi nu bruge på andre væsker,« fortæller han.
Væskerne skal i stedet for at blive splittet, ændre potentiale, så der senere kan ske en udveksling af elektroner. I første omgang kigger forskerne på en elektrolyt bestående af en opløsning af vanadium og svovlsyre. Men på længere sigt forventer Anders Bentien, at vanadium-opløsningen bliver skiftet ud med en organisk elektrolyt, som er langt billigere og ikke indeholder tungmetaller. Se også vores grafik til denne artikel.
Selve fotoelektroderne består i udgangspunktet af glas, med et fotoelektrisk aktivt lag af hæmatit - hvilket også bare kaldes for rust. Men forskerne kigger også her på andre og måske mere effektive materialer.
I det hele taget handler det om at finde den rette kombination af materialer i de elektrokemiske væsker og fotoelektroder forklarer Ander Bentien.
Når energi skal ud igen, omdannes den til el ved hjælp af et redox flowbatteri. Sådan et batteri består af to elektroder adskilt af en ionledende membran. Den opladede væske passerer forbi membranen og afgiver elektroner til væsken på den anden side af membranen:
»Når det gælder selve lagringen og omdannelse til el, så tror vi, at det er muligt at komme ned på et prisniveau der svarer til blybatterier, men med meget længere levetid. For selv om prisen for redox flowbatterier lige nu er høj, så er der ikke noget rent teknisk eller materialemæssigt som retfærdiggør det. Det handler først om fremmest som styktal,« siger han.
Forskerne har vist, at princippet kan fungere, men der udestår et stort arbejde med at gøre den mere effektiv og ikke mindst billigere.
Anders Bentien forestiller sig, at et 50 kvadratmeter anlæg som soloplader elektrolytten direkte og en tank, der kan indeholde 10 kWh opladet elektrolyt, kombineret med et redox flowbatteri på omkring 4 kW, vil kunne reducere elforbruget i et enfamiliehus med op mod 80 procent. Der vil stadig skulle købes el fra nettet, da der i vintermånederne i Danmark er meget lidt sol. Oven i det vil der komme et ekstra bidrag i form af varme. Elektrolytten varmes nemlig op under solopladningsprocessen, helt i stil med en traditionel solfanger.
Virkningsgraden for redox flowbatterier er omkring 80 procent, og Anders Bentien tror, at virkningsgraden for solopladningen skal op på minimum 10 procent, før det er kommercielt interessant.
Forskningsgruppen har fået 6,4 mio. i perioden frem til 2018 fra Det Frie Forskningsråd. Oven i det er gruppen tildelt et Horizon 2020 Marie Curie Fellowship på 1,6 mio. kroner til ansættelse af en postdoc.
