Ny kemi i batterier øger muligheden for at lagre grøn energi
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Ny kemi i batterier øger muligheden for at lagre grøn energi

Flow-batteriet fungerer ved at en positiv og en negativ elektrolyt passerer forbi en membran. Dette kan bruges til at lagre eller genskabe elektricitet. Illustration: MI Grafik

En forskergruppe på Harvard University har med ny viden inden for elektrokemi opdaget en metode til at revolutionere det såkaldte flowbatteri, forklarer forskningsleder Michael Aziz i et nyhedsbrev på Harvards hjemmeside.

Batteriet fungerer ved, at der er to tanke med forskelligt ladede elektrolytter. En pumpe lader elektrolytterne passere forbi en membran, der kan tage mod ladningerne og danne elektricitet fra kemikalierne.

Dette er ikke nyt, men problemet har tidligere været, at elektrolytterne bliver nedbrudt og langsomt mister deres evne til at af- og oplade. Med de nye kemikalier mister batterierne dog kun 1 pct. kapacitet per 1000 genopladninger.

»Lithium-ion-batterier kan ikke overleve 1.000 fulde op- og afladninger,« siger Michael Aziz til sammenligning.

Molekylær ændring gav kemisk gennembrud

Det kemiske gennembrud er en molekylær ændring i de anvendte kemikalier (ferrocen og viologen), der lader batterier genoplade mange gange uden mærkbart tab i ydeevne.

Michael Aziz, Materials and Energy Technologies Professor ved Harvard University, School of Engineering and Applied Sciences. Han har ledet forskergruppen, der står bag den nye opdagelse Illustration: Harvard

Forskerholdet har haft held med at få lavet små ændringer til organiske stoffer, der gør dem i stand til ikke at blive nedbrudt i samme grad, men samtidig lade hele processen ske ved neutral pH, mens stofferne effektivt kan tage mod og afgive elektricitet til omgivelserne.

»Det er lykkedes gruppen at løse to af de største udfordringer for organiske/organometalliske flowbatterier; nemlig at forøge opløseligheden i neutrale vandige systemer og forlænge deres levetid særdeles markant,« siger professor Tejs Vegge, batteriekspert og sektionsleder på DTU Energi.

Der vil stadig være en løbende reduktion i effektiviteten, men afhængig af antal op- og afladninger, koncentrationen af kemikalieopløsningen og tid er der målt gennemsnitsfald på helt ned til 0,0011 pct. pr. genopladning og 0,032 pct. pr. dag viser rapporten, der er udgivet af American Chemical Society.

Det vil sige, at disse batterier vil kunne bruges og genoplades i adskillige år, før de bliver ineffektive.

Seniorforsker ved DTU Electro Henrik W. Bindner forklarer i en mail, at det fra elsystemets side er væsentligt, at det kan tåle mange mindre op- og afladninger, da det primært vil blive brugt til at glatte ud i udsving på netværket.

Han understreger desuden styrken i, at de nye kemikalier tillader meget fleksibilitet i, hvornår og hvor meget batteriet skal tage imod eller udsende.

Mere effektiv grøn energi

Dette kan være en vigtig opdagelse, når man ser på problemstillingerne omkring grøn energi.

»På sigt vil sådanne batterityper kunne få en afgørende betydning for integrationen af vedvarende energikilder i energisystemet,« siger Tejs Vegge.

Batterierne er mindre farlige og billigere at producere. Tidligere batterier har ofte indeholdt farlige eller syreholdige væsker, hvilket stiller højere krav til både beholder og membran, så batterierne bliver for dyre.

Med de nye elektrolytter er det muligt at bruge vand ved neutral pH, og princippet er simpelt: jo større tanke med elektrolytter, desto mere strøm kan lagres.

Vedvarende energi kan i fremtiden blive en meget større del af hele strømnettet i Danmark, hvis det nye batteri slår igennem kommercielt Illustration: Danish AirPhoto

Det er derfor en vigtig opdagelse, da det vil muliggøre lagring af store mængder elektricitet i tankene, så den kan bruges igen, hvis den vedvarende energi pludselig ikke kan levere strøm i samme omfang.

Læs også: Elbiler driver ekstrem udvikling af batterier

Det amerikanske Department of Energy har et mål om at nå en pris på under 100 dollars pr. kWh for batterier. Denne målsætning vil gøre lagring af vedvarende energi konkurrencedygtig.

»Hvis man kan komme bare i nærheden af det mål, så kan man ændre verden. Forskningen har rykket os et skridt nærmere målet,« siger Michael Aziz.

Molekylær ændring var nøglen

Rent kemisk benyttes to elektrolytter: viologen og ferrocen.

Til den negative elektrolyt benyttedes viologen, som også tidligere har været benyttet til flow-batterier, men det blev langsomt nedbrudt, hvilket gjorde det ineffektivt. Det lykkedes dog holdet at få modificeret den molekylære struktur, så det i langt mindre grad var et problem. Det specifikke stof er bis(3-trimethylammonio)propyl viologen tetrachlorid.

Til den positive elektrolyt brugte forskerne ferrocen, der er velkendt for sine elektrokemiske egenskaber.

»Ferrocen er fantastisk til at lagre ladninger, men det er uopløseligt i vand. Det har tidligere været brugt i batterier med andre organiske opløsningsmidler, der er både brandbare og dyre,« forklarer Eugene Beh, der er en del af forskerholdet.

Ferrocen er altså i sin naturlige form uopløselig i vand, men efter samme type bearbejdelse, som holdet brugte på vilogen, blev den letopløselig. Det specifikke stof er bis((3-trimethylammonio)propyl)ferrocen dichlorid.

»Vandopløselig ferrocen repræsenterer en helt ny klasse molekyler til batteribrug,« siger Michael Aziz.

Er beregnet til strømnettet

Du skal dog ikke forvente at få et perfekt batteri i din næste telefon eller tablet.

Forskningen fokuserer på, hvordan det nye batteri skal kunne hjælpe strømnettet til bedre at kunne modtage, oplagre og udsende strøm baseret på vedvarende energi.

Dette kan ellers være et problem, da både vindmøllers og solcellers produktion varierer meget afhængigt af vind og vejr, hvilket indtil nu har gjort det umuligt at være 100 pct. afhængig af grøn energi.

Kobles de nye batterier til netværket, vil de tillade, at en langt større del af strømforbruget pålideligt vil kunne komme fra vedvarende energi.

»Nu mangler man kun at eftervise holdbarheden uden for laboratoriet, få spændingen lidt højere op og slippe helt af med metal-komplekserne for at kunne kommercialisere rent organiske flow-batterier til konkurrencedygtig lagring af vedvarende elektrisk energi i stor skala,« siger Tejs Vegge.

Forskergruppen på Harvard University fortsætter deres undersøgelser i samarbejde med en gruppe selskaber i håb om at forbedre reaktionerne mellem membranen og kemikalierne.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

..."hvilket indtil nu har gjort det umuligt at være 100 pct. afhængig af grøn energi."
Det er bestemt ikke umuligt, på nuværende tidspunkt, at blive 100% selvforsynende med grøn energi. Det er UDELUKKENDE et spørgsmål om økonomi.

  • 16
  • 3

Har nogen viden om størrelsen på disse batterier, og vil det ikke have stor betydning om batteriet står inde eller ude. Og hvor meget fald i effektiviteten kan tåle før spændingen bliver for ringe.

  • 0
  • 0

Just a couple of years ago, researchers in the energy storage field were hungrily eyeballing a goal of $100 per kWh for the next generation of low cost, high capacity batteries that could enable electric vehicles to compete with gasmobiles, and it looks like a company called BioSolar is set to blow right past it with a new “super battery” that could achieve $54 per kWh in commercial development. What else did you expect from a company that has a Nobel Prize under its hood?

https://cleantechnica.com/2016/02/26/new-e...

  • 0
  • 0

Jeg undre mig mere over målet med 100 dollars pr kWh... Det må man da kunne klare uden det helt store problem :)


Tesla regner med at kunne det omkring 2020 med litium-ion batterier. Problemet er, at nok er batterier blevet billigere, men det er stadig meget dyrt at gemme elektricitet over længere tid. Batterierne laver kun penge, når de aflades. Man får en ringe forrentning af kapitalen, hvis batterierne bruges til at gemme fra sæson til sæson, og batterierne ældes uden at kunderne har fået glæde af strømmen.

Det man så kan gøre, er at sætte alt for mange vindmøller og solpaneler op, således at der kun er kort tid mellem at man har nok strøm. Så kan man klare sig med meget mindre batterikapacitet. Problemet med den løsning er, at der skal rigtigt mange vindmøller og solpaneler til, og folk gider ikke se og høre på vindmøller. Oven i det kommer prisen.

Vi må håbe, prisen på batterier vil falde meget mere, ellers kan det blive svært at blive 100% uafhængige af fossile brandstoffer.

  • 1
  • 3

https://en.wikipedia.org/wiki/Viologen
https://en.wikipedia.org/wiki/Ferrocene

Det ser ikke ud til at være behagelige stoffer at omgås. Men er det overhovedet batteriet de forsker i?
"Forskningen fokuserer på, hvordan det nye batteri skal kunne hjælpe strømnettet til bedre at kunne modtage, oplagre og udsende strøm baseret på vedvarende energi."
Det kan jo undersøges med vilkårlige batterier, og virker det kun med "grøn" strøm, eller bliver den sorte strøm grøn efter opbevaring i batteriet.
Hvorfor skal formodentlig udmærket forskning syltes ind i sådan en gang greenwash.
I øvrigt tyder alle disse projekter med opbevaring af "grøn" strøm på at der er et reelt problem med den varierende effekt fra vind og sol.

  • 3
  • 6

"hvilket indtil nu har gjort det umuligt at være 100 pct. afhængig af grøn energi."

Den sætning undrer også mig meget. Er det fordi Hr. Egedal har skyklapper på og ikke kigger ud over landets grænser eller anser man ikke vandkraft som grøn energi???

Er der iøvrigt nogen som ved, hvor mange MW Sverige og Norge har i vandkraft??? Kunne være spændende at vide, hvor langt de er fra at ha kapacitet nok til at "drive" DK, SE og N?? Godt klar over der nok er et stykke.

Andet side spørgsmål: Hvor meget af et moderne vandkraftværk, ville kunne genbruges, hvis man skulle modificere det, så det kan pumpe vand tilbage i søen ved sol+vindenergi overskud???
Eller med andre ord. Ville man kunne udvikle turbine og generator, så de også kan virke som pumpe og motor???
Det tror jeg mere på end batterier og sand/thermo lagre mm

  • 1
  • 0

Er det fordi Hr. Egedal har skyklapper på og ikke kigger ud over landets grænser eller anser man ikke vandkraft som grøn energi???


Mængden af vandkraft er begrænset, og det er ikke bare Danmark, der har kik på Norge og Sveriges vandkraft til at udjævne svingningerne i produktionen fra vedvarende energi. UK og Tyskland ønsker at gøre det samme. Nordmændne og svenskerne er ikke interesserede i at ødelægge deres smukke natur med flere vandkraftværker, og svenskerne skal selv bruge deres vandkraft til at udjævne produktionen fra deres vedvarende energi. Det hjælper ikke meget, at fortælle briterne og tyskerne, at de ikke kan bruge den skandinaviske vandkraft til udjævning, for i den sidste ende er det ligegyldigt om det er Danmark, UK eller Tyskland, der udleder CO2.

Angående pumped storage så tror jeg ikke, det er det store problem at installere pumper ved siden af turbinerne. Derimod så skal kraftværket være placeret over for en sø, for der skal være et sted at hente vandet, der skal pumpes.

  • 1
  • 1

Hvorfor skal formodentlig udmærket forskning syltes ind i sådan en gang greenwash.

Der er ingen grund til at snakke om opbevaring af strøm produceret af kul og olie, for det er slet ikke noget problem. Man venter bare med at brænde disse ting af indtil der er brug for strømmen.

I øvrigt tyder alle disse projekter med opbevaring af "grøn" strøm på at der er et reelt problem med den varierende effekt fra vind og sol.

Hvis ikke man er døv og blind, så ved man godt at der er et problem med varierende effekt af sol og vind.
Det er jo netop derfor at man forsker som besatte i opbevaring af strømmen fra den produceres til den skal bruges.

Og vi kommer åbenbart tættere og tættere på noget brugbart. Det er jo gode nyheder!

  • 5
  • 0

One of the most promising technologies for such power balancing is pumped storage
hydropower (PSH). There is now a rapidly growing development of pumped storage
hydropower in Europe, and a growing interest also in Norway. The term “Green Battery” has
been introduced, where Norwegian hydropower reservoirs can be “charged” by surplus wind
power and emptied again in order to fill in load during calm periods.

http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2...

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