Flowbatteriet: Nu gemmer de strøm fra sol og vind
Kina sætter strøm på en ny stor batteriinstallation til lagring af energi i elnettet. Et anlæg på 200 MWh er under opførelse i havnebyen Dalian i det nordøstlige Kina, der har knap syv millioner indbyggere. De første 100 MWh installeres i år, mens resten kommer til i 2018.
Batterierne fremstilles af virksomheden Rongke Power. Fabrikken er på vej til at levere kapacitet på 300 MWh med udgangen af året, og planen er at nå op på en årsproduktion på tre GWh i 2020.
Teknologien bygger på grundstoffet vanadium og er såkaldte flowbatterier. Kort fortalt fungerer flowbatterier ved at have elektrolytterne opløst i væske i to tanke, der pumpes forbi en 'stack', som det kendes fra brændselsceller.
Vanadium har været anvendt til flowbatterier siden 1980’erne, men havde problemer med lav energitæthed og temperaturforhold. De problemer er blevet løst undervejs, siger forsker Anders Bentien fra Aarhus Universitet:
»Vanadium-batterier er en moden teknologi, som virker, og prispotentialet er ikke dårligt.«
Lang levetid slår lithium-ion på prisen
Han sidder også i bestyrelsen for firmaet Visblue.com, der ser på kommercielle anvendelser af flowbatterier i Europa.
Vanadium produceres i store mængder ved minedrift af jernmalm og er relativt billigt. For elektrolyt-delen ligger prisen på 750 til 900 kroner pr. lagret kilowatttime.
Oven i elektrolytten kommer stack'en, der aflader og oplader batteriet ved at omforme kemisk energi til elektrisk energi og vice versa. Dertil kommer tanke, pumper og styring, som alle kan masseproduceres.
Den nedre grænse for prisen ligger på 900 kroner pr. kilowatttime, og det er billigt i forhold til lithium-ion-teknologi, mener Anders Bentien. Pumper og elektronik kræver dog vedligeholdelse over tid, men der er ikke tale om store beløb.
»Så har du et produkt med 20-30 års levetid, som også kan genbruges - i modsætning til lithium-ion-batterier, hvor der er store problemer med at genbruge materialerne, blandt andet fordi det er svært at skille dem ad.«
Anders Bentien har for nyligt været på besøg på fabriksanlægget i Dalian:
»Det er kæmpestort, og de er i gang med at bygge en ny produktionshal. Det er investeringer i milliardklassen.«
Når vanadium-batterierne skal sammenlignes med lithium-ion, så handler det om, hvad det vil koste forbrugeren at lagre en kWh og nyttiggøre den igen. Ét parameter er prisen, og en anden er levetiden. Lithium-ion har mange år bag sig og er udviklet til mobile anvendelser, så i den teknologi er der fokus på høj energitæthed og ikke i samme omfang på prisen som ved vanadium.
Ingen brandfare giver billigere anlæg
Et andet forhold er sikkerhed. I modsætning til lithium-ion er vanadium-batterier ikke forbundet med brandfare, hvilket kan gøre visse installationer billigere end lithium-ion, for eksempel i forbindelse med anlæg til solcellestrøm i bebyggelser.
Ulempen ved vanadium er stoffets giftighed, som dog ikke er værre, end at det indgår som komponent i håndværktøj. Derudover er vanadium opløst i svovlsyre. Miljøbelastningen for andre typer batterier, såsom blybaserede, er værre, lyder Anders Bentiens vurdering.
Han ser vanadium og lithium som diesel- og benzinmotorer med hver deres fordele og ulemper.
»Begge teknologier kommer til at eksisterer side om side.«
Det kan være forskellige scenarier i forhold til opladning og afladning, der gør den ene teknologi attraktive for en type forbruger og mindre egnet for andre typer forbrugere.
I virksomheden Visblue.com, hvor Anders Bentien som sagt sidder i bestyrelsen, ser man på kommercielle anvendelser af flowbatterier i Europa.
Solcellestrøm i boliger giver bedste forretningsmodel
»Vi kigger efter boligforeninger og etageejendomme i størrelsesorden 100 kWh, med tanke på lagring af solcellestrøm.«
Det er der, forretningsmodellen hænger bedst sammen i øjeblikket, men længere ude i fremtiden kan batterierne også tænkes placeret ved transformatorstationer i forsyningsnettet.
På den del af fabriksanlægget i Dalian, der producerer elektrolytten, er der ansat omkring 200 arbejdere. Anders Bentien kunne godt forestille sig et tilsvarende antal fremtidige arbejdspladser i Danmark, i hvert fald på stack-delen. Både i Sverige, Tjekkiet og USA er der projekter på vej i pilotskala.
På længere sigt er organiske elektrolytter interessante, mener han. Det kan gøre elektrolytten mere miljøvenlig og sænke prisen. Anders Bentien deltager også i det udviklingsprojekt, som Ingeniøren skrev om tidligere på ugen.
Udover organiske elektrolytter kigger forskningen på faststof-batterier, der bygger på billige stoffer som mangan og zink.
»Der er en masse forskellige kemier, som er ret interessante. Man har hele tiden gået efter højere energitæthed med lithium-ion, men til stationære applikationer gør det ikke noget, at batteriet fylder dobbelt så meget, hvis bare prisen er lav, og det kan holde længe.«
Måske er jeg for pessimistisk, men jeg tænker at der skal ske en del med priserne på de her batterier hvis de skal være konkurrencedygtige.
Til korttidslager skal man vel have en del effekt, og selvom det lager Tesla har leveret til Australien for nylig har væsentligt højere pris per kWh end de i artiklen nævnte (50 mio. $/129 MWh ~ 2400 kr/kWh lager - de 50 mio. var lige hvad jeg fandt hurtigt med Google) så er det for en komplet løsning med en effekt på 100 MW.
Folk der regner på Teslas ellastbil når frem til at Tesla i 2019 må kunne levere batterier til noget i omegnen af 750 DKK/kWh:
https://arstechnica.com/cars/2017/11/tesla...
Nu er der jo et par år til 2019, men der står også i den kilde at Tesla sidste år var under 1200 DKK/kWh.
Der er ikke den store forskæld på de her kineser og det australske hjemme batteri fra RedFlow
Der bygger 10kWh "powerwalls"
https://redflow.com/products/
Traditionel batteriteknologi er udfordret på prisen når kapaciteten (energiindholdet) forøges. Der er cirka proportionalitet.
Et flow batteri benytter elektrolyt, og det er volumen af elektrolytten som betinger kapaciteten.
Det er nærliggende at tro, at tankene er relativt billige (og alt andet udstyr er uændret), så prisen er sikkert langt fra proportional. En dobbelt-størrelse tank koster næppe mere end +25-50%.
Men hvor fysisk volumen kan være en udfordring i private husholdninger, så er det næppe tilfældet for sol- og vindmølle-farme.
Spørgsmål:
Er der en læser som kan forklare noget om elektrolytterne ? Hvor slemme er de ?
Hvad sker der hvis en elektrolyt-tank brister ?
De danske solcelleanlæg er opad begrænset i effekt og kan derfor måske ikke, lagring ufortalt, forsyne husholdningen 100%.
Hvem kan forklare hvordan det så er i praksis ?
Hvor stort skal husets batteri være for at det kan være buffer for solcellerne i praksis ?
Måske er det mere rimeligt med en sæson-afgrænsning - altså solceller+batteri+sædvanligt vejr = 100% dækning for april-september, begge incl. .
Er der publiceret realistiske målinger som vi kan tro på ?
Ved 100 % selvforsyning er der ingen begrænsning i effekt.
Jo flere solceller til at lave strøm i vinterhalvåret jo mindre batteri skal du have.
24KW solceller i stedet for 6KW vil jo give 4x så megen strøm i vinterhalvåret.
Der skal stadigt bruges et pænt stort batteri !
Der findes faktuelle målinger på forskellige fora hvor folk med solcelle anlæg fortæller om vinter udbyttet af deres installerede solceller.
Med dem i hånden kan du regne på hvor stort solcelle anlæg og batteri der skal til, husk en god overkapacitet for at kompensere for den gradvise forringelse af batteriet, samt de dårlige vintre med sol under middelværdier.
Selv med 20Kw solceller skal du påregne et pænt stort batteri.
Hvis du vil have varmen med, så skal du også have produktions og varme lagringskapacitet til yderligere 12-15.000Kwh. (afhængigt af hus)
Det kan du så lave med en isoleret vandtank, eller yderligere 5-6.000Kwh batteri+varmepumpe.
Tak for svar - supplerende, jeg har ikke mulighed for solceller men er interesseret i emnet:
Skal svaret forstås således, at jeg e.g. kunne opsætte 20 kW solceller, købe så stort et batteri som jeg vil, bare jeg IKKE føder mere end 6kW tilbage på nettet ?
Kan du lette adgangen til de omtale fora med et par relevante links ?
Det er en spændende teknologi. Jeg savner dog en ting i artiklen: Hvad er energieffektiviteten på disse flowbatterier? Mao. når man har puttet 100kWh ind, hvor mange får man så ud igen?
Vi kan jo starte med at aflive myten om, at "strømmen genereres om sommmeren og gemmes til om vinteren. så derfor skal
du have et kæmpe batteri på mindst 12-15000 kwh"
Min egen erfaring er, at en batteri pakke på ca. 20 kwh sagtens kan drive en hustand. Desuden der jo ingen grund til at klippe
stikledningen til nettet.
Men til alle jer der overvejer sol/vind anlæg med batterier, start da med at måle jeres nuværende dags-forbrug, så behovet synliggøres.
Man bliver jo også bedre til, at bruge energien fornuftigt. Så hvis batterierne er fuldt opladede, på en solrig dag, starter man
da opvask- eller tøjvaskemaskinen.
\ Petter
De 6KW er et levn fra den gamle solcelle/netto måler ordning, hvor man fik gode penge for at sende overskydende strøm ud på nettet.
Den eksisterende netto måler ordning, betyder at du stort set kan opstille ganske ligeså stort anlæg som du gider, du får bare hverken penge eller afgiftsrabat for overskudstrømmen.
Hvis man er tilsluttet nettet så giver debat om 100% selvforsyning ikke mening!
Nettet er dit "batteri" og det er billigt at benytte.
Det kan dog give mening at have et lille husstandsbatteri der kan klare 1-2 dages forbrug (ren afgiftspekulation)
100% selvforsyning lyder altid spændende men trods konstante prisfald, skal du stadigt kigge mindst 25 år ud i fremtiden før du har sparet din første krone, og det hvis elafgiften ikke sænkes.
Regeringen og andre har i nogle år snakket om at afgiften skal sænkes, der skal ikke megen reduktion i afgiften før de 25 år bliver til 35 år.
Et link:
https://en.wikipedia.org/wiki/Vanadium_red...
Her omtales effektivitet på 75-80%, men de refererede batterier er små sammenlignet med artiklens 300 MWh.
Tak til Petter Bertram.
Dine 20 kWh svarer altså, ved brug af anden artikels energitæthed på 40 Wh/l til:
20 kWh/40 Wh/l = 500 l x 2 tanke = 1.000 liter, hvilket jo ikke er uoverkommeligt i et hus.
Det lyder rigtig godt!
I en anden tråd blev det oplyst, at et flowbatteri kræver 40 liter elektrolyt for at lagre en kWh.
Et par eksempler: Hvis en stor (6 MW) vindmølles produktion skal gemmes fra tre døgn med kraftig blæst til tre døgn uden blæst, vil det kræve: 6000243*40 liter = 17 mio liter = 17.000 m3 elektrolyt.
Så med masser af vindmøller + flowbatterier ville Danmarks elforbrug i 3-4 dage kunne dækkes af et ca. 1000 gange større batteri, som altså kræver 17 mio m3 beholdere med elektrolyt.
Det er 3 m3 beholdere pr indbygger, incl. spædbørn og gamle.
Holger.
Troede egentligt du var lidt mere seriøs end dette.
Men når forudsætningerne er tåbelige nok, så bliver resultaterne til også.
Hvor har du fra at der er et sådant behov for batterier. ?
Med 50 % + vind i DK, klarer vi os ganske udmærket med et velvalgt mix af energikilder, koblet sammen med udlandet og her ikke mindst de vandmagasiner, der er i Norge.
Flemming: Min kommentar blev udelukkende skrevet for at sætte batterierne i perspektiv.
Der er altid nogle, der tror, at når noget nyt er opfundet, så er problemerne løst.
Det gælder desværre også indenfor medicin- og behandlingsområdet.
Nogle skal derfor sige: "Stop nu lige en kvart - og tænk lidt mere over det!"
Hvis vi så ser på en Tesla med 85 kWh batteri ville det fylde ca. 3400 l som flow batteri plus det løse ;-)
@Holger
Relevant indlæg,Jeg synes det helt rigtigt at vi her, i et ingeniørforum, sørger for at der bliver lavet nogle SPT (Slag På Tasken) beregninger så man kan se om det er fugl eller fisk.
Det oplyses: For elektrolyt-delen ligger prisen på 750 til 900 kroner pr. lagret kilowatttime!
Det er en pudsig måde at skrive det på, når der menes, at batteri-kapaciteten koster 750-900 kr/kWh.
Et spørgsmål: Jeg har et sted (?) set, at et flowbatteri kræver ca. 40 liter elektrolyt for hver kWh, der skal lagres. Er det OK ??
Kunne vi ikke undgå sådanne uholdbare overskrifter. Længere nede står mere korrekt at det lagrer energi i elnettet. Filteret der kan sortere vind- og sol-elektronerne fra er ikke opfundet endnu, og man må da håbe at de kan finde den gemte energi igen.
Hvorfor kan et almindeligt elopvarmet hus ikke få lov at bruge grøn energi, men må nøjes med resterne fra de riges bord, som oftest bliver sort kulstrøm eller måske atomstrøm.
Ikke uvæsentlig detalje, ved deres zcell batteri, er at det er udviklet til det australskes marked, og ikke danske.
Det kan eks. ses ved følgende citat;
"Operating electrolyte temperature range 15°C to 50°C (59°F to 122°F): ZCell can typically operate at ambient temperatures outside this range for extended periods"
15grader, er ret meget i danske forhold, specielt, når der står andetsteds på deres side, at batteriet skal placeres velventileret, da Brom og Zink kan udlede hydrogene forbindelser, som bi produkt.
Ikke just noget du har lyst til at have inden i din bolig, så...
Hej! - jeg så lige, at der har indsneget sig en mystisk fejl i mit tidligere indlæg.
Der står, at det vil kræve 600024340 liter elektrolyt. Jeg skrev: 600024340 = 17 mio liter elektrolyt (for at gemme en 6kW-vindmølles maks-produktion i tre døgn). Men alle forstod det vist, for ingen protesterede!
Det "intelligente" program ændrer åbenbart automatisk mine tal og * til noget forkert. Jeg hader disse nævenyttige programmer!
Jeg prøver med ekstra mellemrum: 6000 * 24 * 3 * 40 = 17 mio liter.....
Det virkede, tror jeg!!!
Hej Svend! - Jeg giver dig 7 plusser, - så er der balance!
Men om grøn el til opvarmning: Der skal godt nok et stort batteri til at levere elvarme til et enfam.hus.
Til tre dage kræver det mindst 200-300 kWh. Det er ca. tre Tesla 85 batterier. Pris ca. 500.000 kr.
Og på en klar solskinsdag skal der være 270 m2 solceller, hvis batteriet skal oplades til tre dages forbrug uden solskin. - Så er det bedre og billigere, hvis du må opsætte en husstandsvindmølle, som leverer el ca. 4 gange så mange timer som solcellerne.
Holger Skerning
Med forbehold for Wikipedia så er du for venlig imod flowbatterier.
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Vanadium_r...
Ganske almindelig hydrogen i Ionic liquids har på system basis inklusiv fuel cell 20 gange højere energi densitet og identisk roundtrip efficiency.
Men fy for pokker det er jo "Foolcells" som ingen rettænkende må foretrække, da Elon Musk jo allerede har nedgjort "Foolcells".
De "skøre" hollændere er begyndt at afprøve elektrolyse i vindmøller. Rent og ufortyndet kætteri.
https://www.lagerwey.com/blog/2017/10/18/d...
Dem der bare vil have billige hurtige lette rummelige biler med længere rækkevidde, fleksibel ladning/påfyldning og uden overdreven brug af strategiske mineraler og konflikt mineraler og 100% uden FF og associeret forurening kommer til at køre FCEV. Eller for de fattige så bliver det gamle biler på Synfuels og eller biofuels.
Hvem siger huset skal være i Ø-drift?
De store batterier står i Norge.