Ved hjælp af nanomagneter vil et hold forskere fra Aarhus Universitet og Teknologisk Institut gøre svinghjulsteknologien i stand til at fungere som et batteri, der i praksis kan have et større lagringspotentiale end moderne batterier.
Svinghjulsteknologien har længe været kendt. Ved hjælp af magnetisme holdes en tung cylinder svævende i et vakuum. Den kinetiske energi fra eksempelvis solceller eller vindmøller sætter svinghjulet i rotation, og herfra kan bevægelsesenergien i svinghjulet omdannes til elektrisk energi på et senere tidspunkt, hvor vinden ikke blæser, eller solen ikke skinner.
Men der er en problem. For de eksisterende svinghjul har en selvafladningstid på mellem 10 og 30 minutter – hvorefter svinghjulet alt for hurtigt bringes i stop. Det er slet ikke længe nok, til at svinghjulet kan have en tilstrækkelig funktion eksempelvis i en vindmølle.
Og det er netop den problematik, som et Aarhus-forskerne vil forsøge at løse ved hjælp af nanomagneter.
Ifølge Mogens Christensen, lektor på Institut for Kemi og iNANO på Aarhus Universitet, finder man et godt eksempel på svinghjulsteknologien i den måde, som den bruges i Formel 1-biler:
»Bilerne har et system indbygget til at tage bremseenergien i svingene, og når man så kommer op på langsiden, kan man frigive den energi, som er i svinghjulet, og derved give bilerne et skub,« siger han.
Men der er dog et stykke vej fra Formel 1 til en tilstrækkelig lagringsmekanisme i den grønne omstilling. For selvafladningen – at energien forlader det roterende objekt – er med den nuværende teknologi for kort til, at det i praksis er funktionelt.
»Vore mål er, at vi ved at undgå hvirvelstrømstab kan oplagre energien i længere tid med væsentligt reduceret selvafladning,« forklarer Mogens Christensen.
Hvirvelstrømstab er en følge af den elektriske strøm som induceres når en elektrisk leder, i dette tilfælde magneten, bevæger sig i et magnetfelt. Den inducerede strøm tabes som varme på grund af den elektriske modstand i materialet. Men som det er nu, er der for meget elektrisk modstand i svinghjulet til, at de i praksis anvendelige til lagring af vedvarende energi.
Nøglen til få dette til at lykkes er først og fremmest at benytte sig af keramiske magneter, hvori der er relativt få bevægelige elektroner. Og dernæst at udvikle en form for magnet, som succesfuldt kombinerer bløde og hårde magneter, som hver har deres egen egenskab. Hårde keramiske magneter har en evne til at modstå ekstern magnetisk påvirkning, mens bløde magneter har en lav koercivitet – dvs. at de er langt mere føjelige over for ekstern magnetisk påvirkning.
Disse magnettyper skal placeres side om side i nanostørrelse i håbet om at udnytte det bedste fra de to verdener:
»Det, vi skal lave, hedder ‘exchange spring magnets’. Man tager en blød magnet og placerer den mellem to hårde. Hvis man så har et modsatrettet magnetfelt, vil den bløde magnet begynde at rotere med magnetfeltet. Men hvis man så fjerner magnetfeltet igen, vil de hårde magneter begynde at påvirke de bløde, så de genopretter i forhold til de hårde magneter fra tidligere. Det er fjedereffekten – de hårde tvinger den bløde til at genoprette,« siger Mogens Christensen.
»Og på en nanoskala skal vi sørge for, at vi har den helt rette kombination af bløde og hårde magneter,« siger han.
På den måde kan man forhale den selvafladning, som i sidste ende er akilleshælen for teknologien, og håbet er, at man kan holde svinghjulet kørende i op til 24 timer.
Projektet er blevet til i et samarbejde mellem Aarhus Universitet og Teknologisk Institut, og bliver det en succes, vil storproduktionen af de nye magneter ske i samarbejde mellem Haldor Topsøe og Sintex, mens Grundfos og WattsUp Power vil fokusere på anvendelsesmulighederne inden for henholdsvis motor- og svinghjulsteknologier. Projektet er støttet af Innovationsfonden med 12 mio. kr. og har en varighed på fire år.
