Google vil lagre strøm i salt og frostvæske

Alle komponenter skal være præcist designede og billige, hvis det skal blive rentabelt at gemme overskudsstrøm i et termisk lager, som Googles moderselskab Alphabet arbejder på i projektet Malta. Illustration: Alphabet/Malta

Flydende salt og frostvæske kan måske løse en af udfordringerne med at indfase stadigt mere vedvarende energi i el-systemet. Det mener Googles moderselskab, Alphabet.

I firmaets særligt eksperimentelle moonshot-afdeling X har man derfor søsat projektet Malta, som skal udvikle et termisk lager for strøm. Det skriver blandt andre Bloomberg News.

»På et meget simpelt niveau kan man se det som et køleskab og en turbine,« forklarer produktansvarlig for Malta, Julian Green, til nyhedsbureauet.

Læs også: 240 meter højt tårn til Israels første solkraftanlæg skyder op i ørkenen

Når elproduktionen i et givent system overstiger behovet, kan overskudsstrømmen bruges til at drive en varmepumpe. Varmepumpen producerer både kulde og varme, som opvarmer det flydende salt og køler frostvæsken eller en anden form for væske. Når der igen er brug for strøm, ledes varmen og kulden sammen, og temperaturforskellen skaber en luftstrøm, der driver en strømproducerende turbine.

Ideen til lagret kommer fra den nobelprisvindende fysiker Robert Laughlin fra Stanford University. Han har vist, hvordan anlægget principielt kan fungere og er tilknyttet projektet som rådgiver. Illustration: Alphabet / Malta

Konceptet har været kendt i 100 år

Konceptet med at lagre strøm i flydende salt er langtfra ukendt. Talrige virksomheder arbejder med samme ide, og herhjemme har eksempelvis forskere fra DTU eksperimenteret med at bruge flydende saltlagre - dog til lagring af solvarme.

Selvom det grundlæggende koncept har været kendt i omkring 100 år, er det nemlig ikke så let at få til at fungere i praksis, forklarede en af DTU-forskerne, Jakob Berg Johansen, i 2015 til Ingeniøren:

»Vi står med tre-fire afgørende udfordringer; blandt andet skal varmeveksleren designes, så den passer til saltets varmeledningsevne, og vi skal kunne holde den store mængde flydende salt stabil under hele lagerperioden,« siger Jakob Berg Johansen, som også nævner den pudsige egenskab, at saltet udvider sig med omkring 10 procent, når det bliver flydende – modsat vand, som fylder mindre i flydende end i fast form.

Teknologien skal gøres billigere

Ud over de tekniske udfordringer er der også økonomiske. Komponenterne er nemlig ret dyre, hvis de skal kunne holde til de relativt høje temperaturer, der opstår i processen. Derfor har ingeniørerne i Malta-projektet arbejdet med at få systemet til at fungere ved lavere temperaturer, så man undgår behovet for specialstål og keramiske materialer.

»De termodynamiske principper er velkendte for enhver, der brugte nok tid på det i gymnasiet … Tricket er at kunne gøre det ved de rette temperaturer og med billige materialer. Det er super-interessant,« siger Julian Green til Bloomberg.

Alphabet vil nu bygge et prototype-anlæg i ‘megawatt-skalaen’. Derfor leder de efter industrielle partnere - blandt andet fra Kina.

Emner : Energilagring
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Er dette et TEC element som jeg tolker det som, ud fra billedteksten eller er det en luft turbine, som skrevet i teksten? Kan ikke umiddelbart finde ud af hvordan varme og kulde skal kunne give et luftflow af betydning, der kan bruges til energi, bortset fra naturens vind selvfølgelig.

SaltX prøver også at lagre energi i salt og vand og de beskriver forløbet således: http://saltxtechnology.com/technology/

  • 1
  • 1

"... nævner den pudsige egenskab, at saltet udvider sig med omkring 10 procent, når det bliver flydende – modsat vand, som fylder mindre i flydende end i fast form."

Teknisk set tror jeg det er vandet der har en pudsig egenskab.

  • 13
  • 0

Hvorfor ikke vælge en væske der fryser ved den planlagte køling?

Det vil give både en større varmekapacitet per volumen (og vægt), og en mindre temperaturforskel, og dermed mindre tab via udefra kommende opvarmning.

  • 1
  • 0

Hvorfor ikke vælge en væske der fryser ved den planlagte køling?

Det bliver sværere at få kulden ud af den frosne væske. Gad vide om de har over vejet at Carnot vinder hver gang. Uanset metode og medie, så kan der maksimalt vindes mekanisk energi svarende til Carnots ligning ud fra en varmestrøm mellem et varmt og koldt lager. Om det er Sterling eller dampturbiner og om det er vand, olie eller æter ændrer intet. Kun at nogle af processerne kan være enklere at udføre i praksis.

  • 4
  • 0

Det bliver sværere at få kulden ud af den frosne væske.

Googles tilgang bruger jo også en frosset væske: Væsken er flydende salt.

Så de problemer har de allerede, hvilket også er beskrevet i artiklen.

Men det er da ganske rigtigt, at man lige så godt kan lagre energien som kulde i et faseskiftende stof, frem for at lagre den som varme i et faseskiftende stof. Carnot er jo ligeglad, hvis blot man kan finde en tilstrækkeligt Carnot-effektiv proces til henholdsvis varmepumpe og elproduktion.

Men som jeg læser artiklen, gør Google faktisk begge dele: Lagrer både kulden og varmen.

  • 1
  • 0

Det er fuldkommen umuligt at danne sig et billede af hvor effektiv teknologien er uden at have nogle temperatur sæt at forholde sig til. Jeg havde engang nogle studerende der ringede til mig, som havde en ide om at de ville gemme energi i is vha en eldrevet varme pumpe, som så skulle udvindes til elektricitet senere vha en sterling motor eller lignende. En hurtig analyse vha carnot cyklussen afslørede en teoretisk effektivitet på maks 4% roundtrip. Det ville ikke engang have været nok til at drive pumperne, som skulle til. Problemet skyldtes for små temperatur differencer.

Hvad har vi af temperatur differencer her?

  • 4
  • 0

En hurtig analyse vha carnot cyklussen afslørede en teoretisk effektivitet på maks 4% roundtrip.

Den må du lige forklare nærmere.

Ifølge Carnot er en høj temperaturdifferens en forudsætning for at få en stor del af en oplagret mængde varme omsat til arbejde.

Men for varmepumpen er det jo lige modsat ifølge Carnot (eller tilsvarende, alt efter hvordan man anskuer det): En høj temperaturdifferens kræver mere arbejde for at oplagre en vis mængde varme.

Hvis både din varmepumpe og din arbejdsmaskine opnår den teoretiske Carnot-effektivitet (og du ikke har energitab undervejs eller temperaturforskelle over hedeflader, hvilket naturligvis er uopnåeligt), vil du have 100% roundtrip-effektivitet, uanset om du har høj eller lav temperaturdifferens mellem kuldelageret og varmelageret.

Så når du nåede frem til 4% roundtrip, må du have indbygget nogle forudsætninger om, at der blev brugt nogle bestemte kredsprocesser i henholdsvis arbejdsmaskine og varmepumpe, som ikke var i stand til at komme tæt på den teoretiske Carnot-effektivitet ved det givne temperatursæt.

  • 4
  • 0

Jeg kan se nogle fordele ved den måde Google vil gøre det på: Man kan opnå en større temperaturforskel, og dermed en bedre effektivitet. Der vil være mindre energitap til omgivelserne, og dermed kan man lagre energien i længer tid. Man har en mere kontrolleret process, og kan dermed optimere systemt bedre. Det er ikke nødvendigt at gå så højt op i temperatur for den samme effektivitet, hvilket gør at man kan bruge billigere materialer. Brugen af varmepumper vil give en bedre effektivitet.

Man der er også nogle ulemper: Systemet er meget kompliceret. Brugen af faseovergange mellem flydende og fast gør det svært at skalere op til stor størrelse (GWh) Kompleksiteten gør at det bliver svært at få prisen per kWh ned. Varmepumper har ikke et godt COP ved store temperaturforskelle.

Det er et spændende projekt. Men jeg er lidt skeptisk om de kan få økonomien til at hænge sammen. Jeg tror at kompleksiteten kommer til at koste for meget.

  • 1
  • 0

Varmepumper har ikke et godt COP ved store temperaturforskelle.

Det er vel ligegyldigt, hvis processen er optimal i forhold til Carnot. De vinder jo tilsvarende mere i den anden ende. COP er kun et mål for en varmepumpes effektivitet til opvarmning af et hus placeret i et eller andet veldefineret klima. I øvrigt ligger disse COP værdier ret langt fra den teoretiske grænse. Det skyldes tab i kompressor, og måske værst temperaturdifferens over varmevekslerne. For at få overført varme, er det nødvendigt med en temperaturforskel.

  • 0
  • 0

I øvrigt ligger disse COP værdier ret langt fra den teoretiske grænse. Det skyldes tab i kompressor, og måske værst temperaturdifferens over varmevekslerne. For at få overført varme, er det nødvendigt med en temperaturforskel.

Hvis du mener med "den teoretiske grænse" mener Carnot, er der mere i det end bare tab og temperaturdifferenser.

Hvis du vil opnå den fulde Carnot-virkningsgrad, er du nødt til at have en "Carnot-perfekt" kredsproces. Det vil sige, at hvis du afbilder kredsprocessen som en lukket kurve i et TS-diagram, skal kurvens areal fuldt udfylde mellemrummet mellem det kolde og det varme medie i diagrammet.

Så vidt jeg ved, findes der ingen kendte kredsprocesser, som er Carnot-perfekte. Jeg beskæftiger mig selv mest med vand-/damp-kredsprocessen, og den ser jo herrens ud i et TS-diagram. Siderne af kurven er ikke lodrette, og formen af over- og underkant bestemmes mere af dampens egenskaber end af de tilgængelige temperaturer.

  • 0
  • 0

Overtrumfer alle finurligheder omkring virkningsgrader og Carnot til enhver tid.

Selv om disse nu er nok så spænende, så er pris/kwh det eneste målepunkt der betyder noget som helst.

  • 3
  • 1

Forkert det jeg skriver er rigtigt: Pris/kwh overtrumfer alt.

Lad os nu antage, at du køber strøm til 10 øre/kWh, lagrer den og sælger den igen senere for 30 øre/kWh.

Lyder umiddelbart som en fin forretning, ikke?

Problemet er blot, at du har valgt en teknologi med en roundtrip-effektivitet på 25%. Så du skal købe 4 kWh á 10 øre, i alt 40 øre, for at kunne sælge 1 kWh á 30 øre.

Men teknologien var billig i anskaffelsespris/kWh, og det overtrumfer jo alt, ikke?

  • 0
  • 0

roblemet er blot, at du har valgt en teknologi med en roundtrip-effektivitet på 25%. Så du skal købe 4 kWh á 10 øre, i alt 40 øre, for at kunne sælge 1 kWh á 30 øre.

Det løber skam rundt, fordi disse grønne tiltag er så gode at de får strømmen gratis. Alle os andre dødelige, som også har brug for strøm, særligt denne billige grønne af slagsen, kan kigge i vejviseren efter den. Vi kan først få den når den har været igennem dette opgraderingsanlæg og koster hvad strøm koster.

  • 1
  • 1

Men teknologien var billig i anskaffelsespris/kWh, og det overtrumfer jo alt, ikke?

Anskaffelsespris/kwh giver ikke lige mening for mig, så skal det hedde: Anskaffelsespris/kw

Og det er en del af det samlede regnestykke der giver pris/kwh. Pris/kwh inkluderer foruden anskaffelse også afskrivning, drift/vedligehold samt den strøm der skal lagres.

Jo mindre forskel der er mellem strøm der skal lagres og strøm der skal forbruges, jo større er kravet til effektivitet, men det ændrer ikke ved at slutresultatet Pris/kwh overtrumfer alt.

Det er jo Google der står bag projektet, Så måske de tænker mere på egenforsyning+backup,(ø-drift) frem for bare at handle med strøm på grid? Hvis deres målgruppe er deres egne datacentre med egne vindmøller, så har de en ret god margin at lege med frem for at købe gridleveret strøm.

  • 1
  • 0

Anskaffelsespris/kwh giver ikke lige mening for mig, så skal det hedde: Anskaffelsespris/kw

Anskaffelsespris pr. kWh lagerkapacitet giver masser af mening.

Men ud fra dine andre bemærkninger antager jeg, at det var prisen pr. "produceret" kWh fra lageret, du talte om.

Du har da naturligvis ret i, at det er det slutfacit, der bestemmer, om det er en god ide. Men samtidig ignorerer du fuldstændigt, at dette slutfacit jo kan være voldsomt afhængigt af round trip efficiency, medmindre du får gratis strøm til opladning af lageret.

  • 0
  • 0

Du har selvfølgelig helt ret! Det er nogle år siden, så det stod lidt uklart. Det var kun fra is til strøm der var omgkring 5%. Når man så tog det den anden vej og lagde en smule hysterese ind ved varmevekslere til den varme og kolde side (3 grader begge steder). Og halverede effektiviteten (hvilket ikke er helt ved siden af i praksis), så var vi nede på 13% kan jeg se her på min email fra dengang.

Tak fordi du var skarp.

  • 0
  • 0

Men samtidig ignorerer du fuldstændigt, at dette slutfacit jo kan være voldsomt afhængigt af round trip efficiency, medmindre du får gratis strøm til opladning af lageret.

jeg ignorerer det ikke, jeg er ganske opmærksom på at effektiviteten er den del af mellem regningen og at den har betydning.

Prøv at tænke målgruppen Vindmølle parker.

Når der er overflod af VE på grid, så bliver de jo koblet af. Dermed kan de producerer til lager med marginalpriser på ganske få øre, helt ned til 3-4 øre måske? Kan dette sælges når sol/vind ikke leverer, så ved vi bare her fra Nordpool området at prisen godt kan blive 50 øre/kwh

Hvis 20 øre går til afskrivning så er der 30 øre tilbage at gøre godt med 3 øre marginalpris, så kan du nøjes med sølle 10% effektivitet

  • 1
  • 0

Hvis 20 øre går til afskrivning så er der 30 øre tilbage at gøre godt med 3 øre marginalpris, så kan du nøjes med sølle 10% effektivitet

Så påvirker round trip efficiency jo bare totaløkonomien på en anden front: Vindmølleparken kommer til at producere en vis, endelig mængde elektricitet til lager. Jo højere round trip efficiency lageret har, jo større mængde elektricitet vil der være til rådighed, når der skal trækkes elektricitet ud af lageret og sælges.

Så også her vil round trip efficiency have stor indflydelse på totaløkonomien.

Det kan sagtens være, at du i valget af lagringsteknologi kommer i den situation, at et lager med lav anskaffelsespris og en lav round trip efficiency vil have bedre totaløkonomi end et lager med høj anskaffelsespris og en høj round trip efficiency. Men at hævde, at round trip efficiency dermed er betydningsløs, er jo helt hen i vejret.

  • 0
  • 0

Netop: Pris/kwh, overtrumfer alt.

Nu, hvor vi har dit budskab på plads, vil jeg tillade mig at oversætte det til:

"Jeg er ligeglad med, hvordan alle mellemregningerne angående økonomien og teknikken fungerer, blot slutøkonomien er rigtig."

Det er sikkert fint nok, hvis man er en PHB, men det her er da for pokker et ingeniørforum, hvor netop de tekniske og øknonomiske mellemregninger er værd at diskutere.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten