En løsning på energilagringsproblematikken kommer fra to tanke fyldt med en speciel væske. Det er i hvert fald håbet hos et forskersamarbejde mellem AU, DTU, Vestas, Harvard og flere andre aktører, der har fået bevilliget 18 mio. kr. til at udvikle et flowbatteri, som er profitabelt for vindindustrien.
For selvom flowbatterier i sig selv ikke er nogen revolutionerende nyhed – faktisk har ideen eksisteret siden 1950’erne – så skal teknikken bag batterierne optimeres, så man kan blive endnu bedre end Kina, der netop er begyndt at masseproducere flowbatterier baseret på vanadium.
At erstatte vanadium
Forskerne skal finde frem til et stof, som kan erstatte det vanadium, der på nuværende tidspunkt er det hyppigst brugte materiale i flowbatterier. Kongstanken er, at vanadiummet skal erstattes af et organisk materiale:
Projektet ORBATS – Organic Redox Flow Battery Systems – er støttet af Innovationsfonden med 18 mio. kr. Partnerne er DTU Energi, Aarhus Universitet, Harvard University og de tre danske virksomheder Vestas, Visblue og Lithium Balance. Projektet ledes af lektor Johan Hjelm fra DTU Energi. Kilde: DTU18 mio. kr. til ORBATS
»Projektet tager udgangspunkt i nogle af de molekyler, som forskerne ved Harvard allerede har vist er potentielt egnede til dette. Et af molekylerne er en såkaldt anthraquinone, en type molekyle, som findes i naturen, og som også bruges til at lave farveemner i industrien. Men vi har brug for at forbedre levetiden af denne type system, og det er en central del i dette projekt,« siger Johan Hjelm, lektor på DTU's Institut for Energikonvertering- og lagring.
Men hvad er et flowbatteri?
Et flowbatteri er i sin enkelhed et genopladeligt batteri, der gemmer elektrisk energi som kemisk energi. Men den elektrolyt, som energien lagres i, opbevares uden for batteriet i to tanke: en for den positive elektrolyt med højere spænding, og en for den negative elektrolyt med lavere spænding.
Elektrolytterne indeholder molekyler, som kan oxideres (dvs. afgive elektroner) og reduceres (optage elektroner) og ved afladning pumpes den opladede elekrolyt gennem flowbatteriet – der er opbygget som en stack, dvs. en samling af seriekoblede celler – som det fremgår af denne video fra Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences:
[video:https://www.youtube.com/watch?v=4ob3_8QjmR0|Video fra Harvard University, som beskriver grundprincippet bag flowbatterier.]
Væskerne holdes adskilte med en ionledende membran af samme type som i en polymerbrændselscelle, og når væskerne aflades, bærer ionerne strømmen igennem membranen, og en elektrisk strøm løber i den eksterne kreds.
Skalérbar kapacitet er grundtanken
En af fiduserne ved et flowbatteri er, at det er rimeligt let at tilpasse batteriet til et givent behov. Hvis der er brug for, at kapaciteten skal øges, kan man blot fylde mere væske i tankene, og skal effekten øges, udbygger man 'stacken'.
Dog vil batteriet uundgåeligt have et vis volumen. Et typisk vanadium flowbatteri har en energitæthed på omkring 25 Wh/l, hvilket betyder, at der kræves 40 l elektrolyt pr. kWh, man vil lagre.
»Det er specielt velegnet til storskala energilagring. Så tanken er foreløbig, at batteriet skal være en del af et elnet, som eksempelvis en vindmøllepark eller en etageejendom, og altså ikke blot tilkobles en enkelt vindmølle.« siger Johan Hjelm.
Og hos Vestas ser man også et potentiale i flowbatteriteknologien:
»Flow-teknologien er interessant, fordi den principielt danner grundlag for en meget robust og skalérbar løsning. Til forskel fra litihumbatterier er levetiden på et flowbatteri garanteret, uanset brugsmønstret. Dermed egner teknologien sig bedre til at flytte store mængder energi over længere tid, og kan derfor være en vigtig brik fremtidens elforsyning,« siger Bo Svoldgaard, chef for innovation og konceptudvikling i Vestas.
