Store energilagre kræver trykluft eller vandballoner

Elektriske batterier er det første, de fleste ser for sig, når man taler om energilagring. Men adskillige andre typer energilagre er på tegnebordet, hovedsageligt til energisektoren. Fælles for dem er dog, at der ligger adskillige års udviklingsarbejde forude, før de bliver en realitet.

I den branche er vægten ikke så vigtig en parameter som kapacitet og vedligeholdelsesomkostninger. Lageret skal være stort og langtidsholdbart. Kun til regulerkraft - altså udjævning af spidsforbrug - er elektriske batterier på tale. Til egentlige energilagre med en kapacitet på flere gigawatt-timer kræves helt andre teknologier.

En af planerne handler om at producere syntetisk gas af vindenergi. Men det vigtigste energilager i dag er vandet i de nordiske bjergsøer, som bruges via jævnstrømskabler til de norske og svenske vandturbiner.

Denne elektriske letbane fra Parry People Movers kører på Stourbridge- banen, drevet af generatoren i et medbragt svinghjul. Når den bremser, overføres energi til svinghjulet. Den tabte energi ­erstattes ved ­endestationerne. (Foto: Parry People Movers) Illustration: Parry People Movers

Nedgravet vandballon

I samme boldgade, altså lagring af potentiel energi til vandturbiner, er nogle nye ideer. For eksempel skal firmaet A & J Development nu i gang med sit andet demoforsøg med en nedgravet vandballon, som løfter jorden ovenpå, når der lagres energi.

Ifølge direktør Asger Gramkow har det første 5x5 meter store forsøg været en succes, og nu begynder næste forsøg med 50x50 meter.

»Membranen er næsten ikke belastet, fordi trykket er ens på begge sider. Strækket i kanterne er så lille, at det ikke deformerer membranen. Belastningen sker i jorden ovenover. Den øverste jord får revner og sprækker i begyndelsen. Men jorden finder en tilstand, hvor den giver efter for membranens små bevægelser,« fortæller han.

Tilsvarende findes ideen om en energi-atol, en kunstig ø med et reservoir i midten, som oplagrer vindenergi ved at pumpe vandet ud i havet. På vejen ind igen driver vandet en turbine. Ideen har lige fået en arkitektpris, men afdelingsleder Allan Schrøder Pedersen, Risø DTU mener ikke, den er brugbar foreløbig.

»Den bliver dyr, og der skal specielle, geologiske forhold til,« siger han.

Trykluft i saltmine

Mere realistisk er det at lagre energi som trykluft. Der findes to af den slags lagre i verden, i USA og i Tyskland. Men deres energieffektivitet er kun 50 procent, fordi de ikke gemmer kompressionsvarmen.

Det problem løses i et kommende demoanlæg, Adele, ved den tyske by Stassfurt i 2013. Luft pumpes ned i dybe saltminer med 70 bar. Kompressionsvarmen gemmes i isolerede varmelagre over jorden og genbruges, når lufttrykket skal gøre nytte gennem en turbinegenerator. Demo-anlægget, der får en kapacitet på 1 GWh og en effekt på 200 MW, koster 74,5 millioner kroner.

Endelig findes en række teknologier, der kun er realistiske til regulerkraft. I den kategori finder vi bl.a. energilageret under rutsjebanen 'Incredible Hulk' i Florida. Her starter hver tur med, at en nervøs højttalerstemme siger, der er sket en fejl. I næste sekund accelererer vognene voldsomt op ad banens første, stejle bakke, 0-64 km/h på to sekunder - og så er turen i gang. Energien til den acceleration kommer fra generatorer på hurtigt roterende svinghjul.

»Det er en af den slags energiteknologier, vi holder øje med. For den er på markedet, den kan opskaleres, og den udvikler sig mod lavere pris og god holdbarhed,« siger systemudviklingschef Per Lund fra Energinet.dk.

Teknologien er også taget i anvendelse af det britiske Parry People Movers, som sælger bæredygtige, elektriske letbanetog, der drives af en svinghjulsgenerator. Svinghjulet, der er én meter i diameter og vejer 500 kg, køres op i 2.500 omdrejninger i minuttet ved hver endestation. Ved nedbremsninger lagres bremseenergien i svinghjulet.

En helt anden teknologi findes hos tyske Siemens, som har forsynet de elektriske letbaner i Madrid og Beijing med energibuffere, såkaldte Sitras SES-systemer, baseret på store kapacitorer, som gemmer energien. Bufferne udjævner belastninger på forsyningsnettet, når nogle tog accelererer, og andre motorbremser.

Og så er der tidevandet. Lillebælt har stor gennemstrømning, men Ingeniøren har ikke fundet konkrete projekter, der satser på at udnytte tidevandsenergien. Også i Hvide Sande løber 1.000 kubikmeter vand gennem slusen pr. sekund, når det går stærkt. Men ifølge slusemester Henning Yde beregnede en ingeniør for ti år siden, at det ikke kunne betale sig med en turbine i slusen. Men han afviser ikke, at ny teknologi kunne gøre en forskel.

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

Er det ikke en lidt for spredt artikel?

Men adskillige andre typer energilagre er på tegnebordet, hovedsageligt til energisektoren. Fælles for dem er dog, at der ligger adskillige års udviklingsarbejde forude, før de bliver en realitet.

Det gælder jo kun for dem, som ikke udnyttes kommercielt i dag, hvorved at påstanden bliver tautologisk. Som beskrevet senere fungerer f.eks. nordiske vandmagasiner som udemærkede energilagre for anden energiproduktion, endda med ekstremt lille tab, der kun består i ledningstabet DK->NO.

Og så svinghjul i transportsektoren. Ja, det er energilagring, men har ikke meget med energilagring i energinettet at gøre, men mere med energibesparelser og behovet for hurtigt acceleration at gøre.

Og endelig noget der slet ikke har med energilagring at gøre, nemlig tankerne om tidevand. Jo, man kan da godt fange tidevand og slippe det løs når der er mangel på energi, men det er strengt taget ikke energiLAGRING og effektiviteten er stærkt afhængig af tidevandstanden, når behovet for energi opstår.

  • 0
  • 0

.......og tænkte sig lidt om så har vi Norskerenden i Skagerak der er ca 700 meter dyb. Trykket dernede er 70 atmosærer(70927.5 hPa til glæde for pedanterne :o) )

Hvis man forestiller sig en beholder, der var åben nedad til, som et vandglas der var vendt på hovedet og var tynget ned ved hjælp af ballast,således at opdriftsvolumenet ikke kunne hæve den til overfladen.

Man ville så kunne have et tryklager dernede på bunden hvor selve beholdervæggene ikke behøvede at være tykkere end 1 mm stålplade da trykket altid ville være konstant på begge sider. Hvis man så pumpede mere luft derned end der kunne være i beholderen, ja så undslab den nedenud beholderen.

Det er da ret enkelt ikke sandt :o)

  • 0
  • 0

På vejen ind igen driver vandet en turbine. Ideen har lige fået en arkitektpris, men afdelingsleder Allan Schrøder Pedersen, Risø DTU mener ikke, den er brugbar foreløbig

Det ville være rart med lidt fakta. Hvilke havbundsforhold kræves? Findes de i Danmark?

Hvis et energiatol anlæg langs Femern linien vælges, så kan der spares et godt stykke tunnel, idet biler og tog kører i det fri - men x antal meter under havoverfladen på siden af den sænkede pumpesø. På toppen af atollen står x antal "landbaserede" store "havmøller". Vil det ikke være ideelt med en energiatol på det sted?

Hvis ikke, så tror jeg ikke ideen kan bære.

  • 0
  • 0

Inden nu igen igen går energiatol i debatten, skal vi vel lige have kigget i krystalkuglen om der bliver noget særligt behov for energilagring. ?

Udbygning af elkabler i DK og nye og større forbindelser til vore nabolande, skulle vel gerne reducere behovet for lagring af el. ?

Elbiler, der oplades og evt. aflades som Energinet.dk har visioner om kunne vel tænkes at klare en del af behovet for korttidsregulering.

Nogen der har links eller andet, der kan vise pålidelige prognoser for behovet. ?

  • 0
  • 0

Hej Jeg arbejder med værktøjer til dagligt og har derfor ikke specielt indsigt i dette. Jeg undrer mig lidt over hvor meget skal der til (volumen og tryk) for at f.eks. at lagre en mega watt ?

Jeg synes i bund og grund at det er super spændende dette med oplagring af energi, særligt fordi jeg selv mener at uanset hvordan miljøet har det så må vi vel værne omkring det vi har, og nedsætte vores indvirkning.

Med hensyn til lagre kan vi så ikke udnytte naturens eget ? Jeg tænker vi har i årevis brugt fosile brændsler med det resultat at vi nu har et problem med co^2 i luften. kunne vi ikke beholde vores kul værker og vores benzin slugere og så bruge vind og vand osv. til at binde kulstof i planter og grave dem ned igen ? så længe vi graver ligeså meget ned som vi graver op mener jeg (ifølge min kemi 101) at vi går i nul samtidig med at vi bevare oliens flexibilitet.

Det er nok ikke nemt. Jeg kender ikke omfanget men er ideen ikke den mest lige til ? vi er jo hamrende gode til at brænde kul og olie.

  • 0
  • 0

.......og tænkte sig lidt om så har vi Norskerenden i Skagerak der er ca 700 meter dyb. Trykket dernede er 70 atmosærer(70927.5 hPa til glæde for pedanterne :o) )

Hvis man forestiller sig en beholder, der var åben nedad til, som et vandglas der var vendt på hovedet og var tynget ned ved hjælp af ballast,således at opdriftsvolumenet ikke kunne hæve den til overfladen.

Man ville så kunne have et tryklager dernede på bunden hvor selve beholdervæggene ikke behøvede at være tykkere end 1 mm stålplade da trykket altid ville være konstant på begge sider. Hvis man så pumpede mere luft derned end der kunne være i beholderen, ja så undslab den nedenud beholderen.

Det er da ret enkelt ikke sandt :o)

Det lyder ikke helt rigtigt. Hvis man pumper luft ned i beholderen, er luftens tryk cirka det samme overalt. Men vandets tryk er en funktion af dybden, så 1 mm stålplade er bestemt ikke nok. Ved vandets overflade trykforskellen stor.

Men idéen kan måske bruges alligevel, hvis man laver et langt rør ned til beholderen. I røret kan man installere flere pumper, så trykket stiger gradvist. Man kan så bruge havet som et varmebad (hedder det det på dansk?) og gøre processen tilnærmelsesvist isotermisk.

  • 0
  • 0

Hvor meget energi vil en energiatoll miste hvis det regner? Lad os sige at der kommer et par cm regn på en god, våd efterårsdag - har det så en reel betydning for reservoiret eller vil det kun være marginalt?

  • 0
  • 0

Hej Navne fælle Bjarke.

Læs lige mit første indlæg en gang til !

Hvis der er ens tryk på begge sider af en flade, hvilken vej buler den så?

Lad være med at gå i den fælde, Galileis samtid var offer for, at mene at det tungeste legeme faldt hurtigst.

Her er der tale om et stort vandglas der er stillet på hovedet, ligesom en dykkerklokke hvor man trykker vandet ud ved at pumpeluft ned for oven med måske 80-100 bar, for at det ikke skal vare forlænge :o)

Hvis der ikke er luft i klokken er der ingen forskel i tryk der kan deformere en åben beholder med en godstykkelse på en millimeter.

Når Luften pumpes ned i beholderen vil den fortrænge vandet nedenud, men da der vil være ens tryk på begge sider af beholderen, sker der ingen deformation af denne ved brug......Ideen kan desværre ikke patenteres da den har været kendt i ret så mange år.

Det der kan undre er at den ikke blev taget i brug ved olieudslippet i den Mexikanske Golf

Man må ikke sammenligne den med en lukket beholder som en ubåd med en bars tryk indvendig....her er 1mm ikke tilstækkelig at klare trykket ret langt ned.

Men hvis du vil overbevises så tag en åben ( og vasket)mælkekarton med i svømmehallen og dyk mod bunden med den med bunden nedaf og du vil opdage at kartonen ikke klapper sammen. Du kan gentage nummeret ned en plasticpose og opdage at den hellerikke klapper sammen men vandet trænger noget op i den forneden.

  • 0
  • 0

Jeg er enig i at vandet fortrænges nedenud, og jeg er også enig i at beholderen ikke klapper sammen for der kan ikke være undertryk i den.

Måske misforstod jeg dit første indlæg. Du mener nok ikke at beholderen er 700 m høj, hvilket jeg først troede. I så fald ville man have et problem med overtryk i beholderen. Lufttrykket i hele beholderen er det samme som vandtrykket ved den indvendige vandoverflade (hvis vi ignorerer luftens densitet). Højere oppe i beholderen er luftrykket højere end vandtrykket i samme højde udenfor beholderen. Hvis man har 100 m luft i beholderen er trykket øverst i beholder omkring 10 bar højere end vandet i samme højde.

Den vandoverflade jeg henviste til i første indlæg var havets. Det fik jeg vist ikke gjort klart.

  • 0
  • 0

OK. Det er rigtigt, at lufttrykket som du fremstiller det kan have den størrelse, hvis vi ikke regner luftens masse med ( massen af luft ved 70 bar er ca. 85kg m^3) i toppen af en så stor (høj)beholder.

Dette tryk vil foråsage et træk i beklædningen så hvis beholderen er hundrede meter høj er 1mm plade ikke nok ...medgivet :o)

Den ville også være svær at fremstille og håndtere til søs i den størrelse :o)

  • 0
  • 0

Ja, den ville nok være svær at fremstille. Som sagt misforstod jeg dit første indlæg. :)

Er der i øvrigt nogen der ved hvor højt tryk man bruger de eksisterende trykluft anlæg?

  • 0
  • 0

trykluft

I har da vidst ikke haft termodynamik, hvis I mener at komprimering af luft er en effektiv måde at lagre energi. Problemet er at man ikke kan øge trykket uden at temperaturen øges. Dette medfører et tab af energi til omgivelserne.

  • 0
  • 0

Jeg er opmærksom på problemet. Derfor foreslog jeg at gøre processen tilnærmelsesvist isotermisk ved brug af flere pumper (serieforbundet) og ved udnyttelse af havvandets varmekapacitet. Husk at når luften udvider sig igen og dermed bliver kold kan man hente noget af energien tilbage fra havvandet. Selvfølgelig vil energi stadig blive tabt, men dette er langt bedre end adiabatisk kompression, fulgt af varmetab, fulgt af adiabatisk udvidelse.

  • 0
  • 0

Søren Jespersen den 07. mar 2011 kl 17:58 spørger i Energiatoller?

"Hvor meget energi vil en energiatoll miste hvis det regner?"

Må det være tilladt med et par store eksempler?

ØSTRES: Østersøens totale vandbalance efter SMHI:

Indløb gennem floder .................. 440 ..... km^3/år Udløb gennem delta Danmark ..... 950 ..... km^3/år Indløb gennem delta Danmark ..... 470 ..... km^3/år

Nedbør over Østersøen ............... 225 ..... km^3/år Fordampning fra Østersøen ......... 185 ..... km^3/år Differens, som blir et energitab ...... 40 ..... km^3/år

For Middelhavet som energimagasin gælder det omvendte. Fordampningen er større end summen af tilløb og nedbør.

Det kaspiske Havs overflade ligger allerede 28 m under havets, så der mangler "bare" en kanal for et stort magasin, som vel egentlig må anses som vandkraft med et tilstrækkeligt lager!

Således er det de lokale meteorologiske forhold som er afgørende.

Tidligere har vi set [Henrik Stiesdahl], at et eksempel på tilstrækkeligt lager for dansk vindkraft skal have:

Effekt ind .......................... 12 ..... GW Effekt ud ............................ 4 ..... GW Anden effekt altid ................ 2 ..... GW

Energi........................... 1000 ..... GW*h

Dette kan deles på flere mindre lagre, men kan vi ikke være enige om at dette lager er nødvendigt for udbygget dansk vindkraft? Her på debatten vil jeg kalde alt andet mindre lager.

At den skandinaviske vandkraften er langt større og i endnu større behov af store lager, kan kun udnyttes til andet, hvis man solidariskt vil deltage i overløb og rationeringer i hele området hele tiden.

Vandkraftens lagre i Skandinavien er i dag hverken tilstrækkelige for al vandkraft eller for en forsyning uden rationering. Det forstod man allerede omkring 1950, da man planlagde Asnæs og Stenungsunds dampkraftværker, som ikke behøver lager.

Mvh Tyge

  • 0
  • 0

bare ikke så tosset.

Vi starter med trykluftlagring. Når luft komprimeres bliver det varmt. Kompressorens omdanner strømmen der driver den til 1. potentiel trykenergi, 2. varme.

Hvis vi snakker storskala så kan man f.eks. have sin komprepressor koblet på et stort lager af stablede mursted med hulrum imellem. Dette rum er isolereret grundigt. På vej ned i lageret afgives varmen til stennene, og på vej ud samme vej afgives varmen. Skal lageret kun holde nogle dage og er det bare stort nok ( ringe overflade pr. volume ) kan det sagtens have en høj virkningsgrad.

Mht. tryklageret selv.

Bjarne har helt ret i at vandet gør at trykdiffen over lageret væg er nul. det gælder dig kun hvis det har en ringe højde, for er det f.eks. 10 meter dybt ( altså fra 680 til 700 meter - vil der være en bar der som den skal holde til. Men et stort omvendt badekar af beton, tynget med med stenblokke, jernmalm eller lignende vil på dybt vand faktisk kunne rumme ganske megen energi.

Det kunne være en havmållepark hvor møller på flydende fundamenter pumper luft ned til trykluftlageret, via regeneratoren. Når der er brug for energi udløses trykluften gennem gennem en turbogennerator og trans miteres i land.

Hvor meget energi fås af en m3 ved 70 bar, med varmegenvinding ?

Det må være en del.

Vores tre kW kompressor kan gemme energi ved 200 bar. Den fylder ca. en liter i minuttet @ 200 bar. Det vil sige vi snakker 60 liter tank pr. 3 kWh @ 200 bar. eller ca 60 liter pr. kWh ved 66 bar.

Er en gigawatt så ikke en million gange mere - eller 60 mio liter trykluft pr. gigawatt time lager.

Har sikkert skrevet for hurtigt !

Peter Madsen

  • 0
  • 0

Lidt hurtige tanker.

Vi har en række kulkraftværker i Danmark og de kan vel stadig ca. drive landet uden hjælp fra vindmøller. Kraftværkerne bruger damp der så i dette tilfælde er opvarmet med kul, men det kunne ca. være hvad som helst bare temperaturen kan blive høj nok.

Granit har en specifik varmekapacitet på 790 J/kg*C og et smeltepunkt på et stykke over 1000 C (1250-1600C afh af sammensætning) Densiteten er 2,2-2,8 g/cm³

Hvis vi varmer en m³ granit op til 1000 grader vha. vindmøllestrøm og bruger den til at lave damp af senere, dvs køler den af til 100 C, kan vi få energi ud svarende til. 790j/kg*c delta T 900 C kg/m³ 2600 Ialt ca 1,85 GJ eller 0,5MWh/m³

Dvs hvis vi laver et netto lager på 200m200m50m kan vi gemme 1000 GWh i det. og få dem ud igen som el med mellem 40-60% afh af om vi laver fjernvarme samtidig.

Med et årsforbrug på ca 40 TWh el kan fire af disse lagre holdet landet kørende en måned, og der er intet der forhindrer os i at have kul til et år eller mere liggende i en bunke bag kraftværket, og vi har en måned til at varme kedlerne op.

Prisen afhænger selvf af hvor høj temperatur vi ønsker i lageret og hvor lille et tab vi ønsker at opnå. Det kan sikkert betale sig at lave lageret dobbelt så stort i m³ og holde temperaturen nede så det meste kan lave i billigere materialer.

Da materialemængden er så stor og vi trækker energien ud forholdsvist langsomt bør vi kunne klare os med rør der cirkulerer dampen gennnem lageret fremfor at skulle have "lageret gennem en varmeveksler" som man gør med molten salt systemer til solkraft.

Taget i betragtning at vi ikke skal ud og investere i nye turbiner og generatorer men alene tilføjer en ny varmekilde til eksisterende kraftværker bør det som udgangspunkt have en bedre økonomi end et helt nyt anlæg.

Og arealet er vist ikke meget større end det kan findes under kulpladserne ved de eksisterende kraftværker.

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