henrik stiesdal bloghoved blog

Energilagring - det er bare varm luft!

Jeg har set lidt mere på, hvordan man kunne forenkle de tekniske systemer, som skal bruges til at drive et termisk energilager.

Som bekendt er lagring af elektrisk energi i form af varme i en stor dynge sand eller sten et godt bud på, hvordan energilagring på systemniveau kan udføres. Ved at bruge en varmepumpe til at oplade systemet, kan man opnå en højere virkningsgrad, end det ellers er muligt, fordi varmepumpens effektfaktor er større end 1. Ved de temperaturområder, man opererer med for et termisk energilager (omgivelsestemperatur for den lave temperatur, 600 grader for den høje temperatur), kan man opnå en effektfaktor på 125%.

Systemet blev første gang omtalt i Ingeniøren for et års tid siden, se vedlagte link: http://ing.dk/artikel/siemens-vil-lagre-stroem-i-kaempe-sandbunker-172557.

Med varmepumpen får man ud over varmen til energilageret også produceret kulde, og der er gode, potentielle muligheder for at bruge denne kulde i eksempelvis fjernkøling. Det varer dog nok nogle år, før vi har systemer til fjernkøling i Danmark.

Varmepumpen er imidlertid også en komplikation i systemet, og den har den yderligere ulempe, at den som oftest skal dimensioneres til en ladeeffekt, som er større end den maksimale afladeeffekt. Årsagen til dette er, at man helst skal kunne udnytte så meget som muligt af overskudsstrømmen fra vindmøllerne. Ved en høj vindkraftandel bliver overskudsstrømmen mere end 100% højere end belastningen, og derfor skal opladningen kunne ske ved en effekt, der er betydeligt over den maksimale afladeeffekt.

Allerede første gang, konceptet blev omtalt i Ingeniøren, var der læsere, som foreslog, at man kunne erstatte varmepumpen med simpel resistiv opvarmning, eksempelvis med varmelegemer i selve lageret. Her får man ”kun” en effektfaktor på 100%, men til gengæld bliver systemet enklere og billigere. I særdeleshed er det billigt at installere tilstrækkelig effekt til at kunne udnytte al overskudsstrømmen.

Jeg tror, at sådanne simple systemer har fordele i form af lav investering og høj robusthed, som mere end opvejer tabet af effektfaktor.

Så er der afladesystemet. Her går det oprindelige koncept ud på at bruge et konventionelt dampkraftværk. Hvis man kobler systemet på et eksisterende kulkraftværk, får man den fordel, at stort set hele infrastrukturen er på plads allerede – dampturbine, generator, hele supportsystemet, kontrol, transformerstation osv. osv. Og desuden er der pr. definition et stærkt net til rådighed. Det eneste, man behøver at tilføje, er en dampgenerator (som man i daglig tale ofte kalder en HRSG, for Heat Recovery Steam Generator), der kan lave damp ud fra varm luft, så er man kørende.

Der er imidlertid også et par ulemper ved dette arrangement.

For det første egner konceptet sig kun til stor skala, dvs. hundreder af MW. Grunden er, at man reelt er nødt til at have et stort anlæg for at få en høj virkningsgrad med dampkraft. Kommer man ned under 100 MW, duer det ikke rigtig at køre på de høje temperaturer og tryk, som er forudsætningen for en rigtig god virkningsgrad, og så havner man hurtigt på en samlet virkningsgrad under 30%

For det andet er store dampkraftværker ikke særlig fleksible. De egner sig bedst til grundlast, dvs. jævn, stabil produktion. Men i fremtidens elsystem bliver der brug for mere og mere fleksible kraftværker. Her egner gasturbiner sig meget bedre, fordi deres ”ramp rate”, dvs. den korteste tid, der kan gå fra 0 til fuld effekt, kan være helt ned til nogle få minutter.

Det kunne derfor være en fordel at have et system, som baserer sig på gasturbineteknologi.

Helt oprindeligt så jeg på sådanne systemer, men jeg kunne ikke få nogen ordentlig total-virkningsgrad ud af dem. Der var ganske enkelt for mange tab undervejs i systemet.

Nu er jeg imidlertid kommet frem til et system, som er enklere end det oprindelige, kan laves i alle størrelser, helt nede fra nogle få MW, og som har en ganske pæn virkningsgrad, af størrelsesordenen 45%.

Systemet fremgår af diagrammet herunder:

Illustration: Privatfoto

Man oplader varmelageret med modstandsvarme. Det kan gøres på mange forskellige måder; jeg har ikke brugt tid på at lave en konkret løsning.

Man aflader systemet igennem en luftturbine. Som altid i sådanne systemer, skal man først have komprimeret luften. Det gør man med to kompressorer i serie, hvor en intercooler er indskudt mellem de to trin.

Intercooleren er en del af forklaringen på, at jeg nu kan få en bedre virkningsgrad, end den, jeg oprindeligt kom frem til. Forklaringen er, at en høj virkningsgrad forudsætter, at man kommer så tæt som muligt på en Carnot-cyklus. I en Carnot-cyklus sker kompressionen isotermt, dvs. ved konstant temperatur. Det er ikke let at udføre i praksis, fordi man normalt altid har adiabatisk kompression, hvor luften opvarmes ved kompressionen, men ved at opdele kompressionen i flere trin med intercooling, kan man få en rimelig tilnærmelse til isoterme forhold. Ideelt skulle man have uendeligt mange trin med uendeligt mange kølere ind imellem, men det viser sig, at bare to trin med en enkelt intercooler giver så stor en forbedring, at der ikke rigtig er grund til at have flere trin.

Ideelt burde man også have isoterm ekspansion, men her drager jeg fordel af, at den varme udstødningsluft fra turbinen bare kan ledes tilbage i lageret igen, så dens varmeenergi ikke går tabt. Derfor går det fint at holde sig til den enkle, adiabatiske ekspansion.

Systemet har dermed to kompressorer med en intercooler, en varmeveksler, en turbine, og en køler på afgangsluften fra varmeveksleren. De to kølere kan med fordel anvendes i et fjernvarmesystem, så al overskudsvarmen bruges til noget fornuftigt.

En anden del af forklaringen på, at jeg nu kan få en bedre virkningsgrad end den, jeg oprindeligt kom frem til, er, at jeg nu ikke er begrænset af de 600 grader, som jeg oprindeligt havde lagt mig fast på. Moderne turbiner kan leve med indgangstemperaturer langt over 1000 grader. Den begrænsende faktor er derfor varmeveksleren. Her kommer man som regel ikke over 900 grader for industrielle systemer, og jeg har derfor valgt en temperatur i lageret på 800 grader.

Med den tilnærmet-isoterme kompression, den høje lagertemperatur og den fulde recirkulation af afgangsluften fra turbinen havner man på en totalvirkningsgrad på ca. 45%.

Dette system er rigtig simpelt, det kan udføres til effektstørrelser helt ned på nogle få MW, og så er det forrygende fleksibelt. Det kan alt det, man kan med de bedste og mest moderne gasturbiner, og så kan det oven i købet lidt mere, i og med at man i et modstandsvarme-system har mulighed for øjeblikkelig ”ramp-down”, dvs. man kan på brøkdele af sekunder gå fra produktion til forbrug. Og dette kan være rigtig godt for netstabiliteten.

Som et kuriosum - jeg var for nylig på rejse og havde i lufthavnen tid til at fundere over, hvordan man kunne lave et enklere afladesystem. Undervejs kom jeg frem til ovenstående arrangement. Det var jeg faktisk ganske fornøjet ved og stolt af ... men da jeg så skulle checke termodynamikken, viste det sig, at det for længst var opfundet. Konceptet er udviklet allerede i 1850'erne af den svensk-amerikanske opfinder John Ericsson - det er ham, som også opfandt den moderne skibsskrue, og som stod bag det første, moderne krigsskib, "Monitor". Han brugte dog ikke turbiner, som ikke var opfundet dengang, men en stempelmaskine. I 1970'erne og 1980'erne overvejede man flere steder at bruge en Ericsson-cyklus til atomkraftværker, men den sædvanlige konservatisme gjorde, at man blev hængende ved Rankine-cyklen, dvs. ved dampkraft.

Jeg synes selv, at det er rigtig smart, men hører som altid gerne fra ”the cloud jury”, altså den store domstol af eksperter, som udgøres af Ingeniørens læsere!

Emner :
Henrik Stiesdal byggede sin første vindmølle i 1976 på forældrenes gård i Vestjylland. Siden tilbragte han 28 år i toppen af Siemens Wind Power og blev indehaver af 200 patenter inden for vindmølleteknologi. Henrik Stiesdal har studeret medicin, biologi og fysik.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Tak for et godt og inspirerende foredrag forleden i København!

  • 5
  • 0

Henrik Du skriver: Det varer dog nok nogle år, før vi har systemer til fjernkøling i Danmark.

Blandt andet HOFOR er i fuld gang med fjernkøling. Odense, Århus og Ålborg er alle i gang med det / de første fjernkøleprojekter.

Løgstør lavede et mindre system for en del år siden. Så fjernkøling er her allerede. Og bør selvsagt indgå i den øvrige energiforsyning.

  • 2
  • 0

Det bliver spændende at se om den første bevilling bliver større end Inbicons ? andengeneration bio?

  • 0
  • 11

Gasturbiner involverer så vidt jeg ved per defition en forbrænding så måske man skulle kalde det en varmevekslerturbine? Ok, det ruller ikke ligefrem på tungen.

Er der en idé i at smide et splitpunkt ind på gasledningen mellem turbinen og varmelageret. Så kan man optimere flowet gennem varmelageret uafhængigt af flowet gennem turbinen og måske opnå lidt effektivitet? Det er et billigt sted at tilføre/fjerne luft, da der er rimeligt koldt og trykket er lavt.

Oveni kunne man måske nedbringe omkostninger og/eller øge driftstemperaturen, etc. ved at køre et lukket system med en renset inert gas (f.eks. N2) der ikke korroderer stålet. Man kunne garanteret spare lidt i materialer på turbinen i forhold til normale systemer med kulbrinter og damp.

  • 2
  • 0

@Henrik Stiesdal:

Med varmepumpen får man ud over varmen til energilageret også produceret kulde, og der er gode, potentielle muligheder for at bruge denne kulde i eksempelvis fjernkøling. Det varer dog nok nogle år, før vi har systemer til fjernkøling i Danmark.

Der er næppe ret stort lagerpotentiale i det danske energiforbrug til køling. Selv ikke hvis du distribuerer det helt ud i de små husholdninger, hvilket jo nok vil være rigeligt dyrt ift udbyttet.

Den nærliggende mulighed er de store frysehuse, men for dem er det endnu mere nærliggende at agere grid-lager, blot ved at sænke temperaturen 3-4 grader, når strømmen er billig, og lade temperauren stige igen, når den er dyr - dvs cykle temperaturen mellem ca -18 og -22 'C.

Jeg regnede engang på det. Disse frysehuse udgør en meget kosteffektiv, men desværre ret lille, el-lagerkapacitet på landsplan (dataene ligger vist på en aflagt computer, så jeg er nødt til at researche kapaciteten i disse frysehuse og regne igen, for at kunne oplyse tallet).

  • 6
  • 0

Selvfølgelig bør man udnytte spildvarme og kulde, men pas på at dette spild ikke bliver hovedproduktet. Mange kraftvarmekunder betaler i forvejen rigeligt for at de samproducerer el med varme. El prisen kan ikke betale ekstrabrændslet (til elproduktionen) og slet ikke investeringen i produktionsanlægget. Henriks første oplæg holdt netop varmedelen udenfor, men nu ser det ud til at varmen og kulden måske får en lidt for fremtrædende plads. Husk på at formålet er at gemme el for el'ens skyld. Det kunne ende med at et sådan lager bliver nød til at lave el af varmen for at kunne levere varme.

  • 2
  • 3

Den begrænsende faktor er derfor varmeveksleren. Her kommer man som regel ikke over 900 grader for industrielle systemer, og jeg har derfor valgt en temperatur i lageret på 800 grader.

Hvorfor er det svært at lave en varmeveksler til høj temperatur? Det virker som en rimelig simpel komponent. Burde kunne laves keramisk om ikke andet. Og eventuelt med flere trin, så kun en del af den er bygget til de helt høje temperaturer.

Kan der ikke gemmes en hel del energi hvis man arbejder med faseovergange i smeltet sten?

  • 0
  • 0

Al mekanik slides når det anvendes og exponentielt med rotationshastigheden. Måske er der ikke økonomi i at presse de aller sidste kilowatt ud af møllerne, men i stedet glæde sig over at de holder længere. Vi er ikke i en situation hvor vi absolut skal ha al den energi som kan produceres. National/privat økonomiskt er det muligvis bedre at materiellet holder lidt længere. At der så kan gå sport i at udnytte al tilgængelig energi er en anden sag.

  • 1
  • 0

Hej Baldur

Det er for så vidt ikke, fordi det er svært at lave varmevekslere - men det er svært at lave dem, så de kan holde til høje temperaturer. De fleste materialer bliver bløde og kan smedes ved de temperaturer, vi taler om her. For at få et indtryk af farven af det glødende metal, se vedlagte link: http://www.engineeringtoolbox.com/temperin....

Du har ret i, at man går over til keramiske materialer, hvis det bliver meget over 800 grader. Men så er det svært at have varmeveksleren under tryk.

Faseovergange ved smeltet sten er nok for besværligt, navnlig fordi man ikke så let får varmen ind i en stor klump størknet sten. De materialer, man har i sit stenlager, skal helst være et granulat med største størrelse af stenene omtrent som en valnød. Ellers kan man ikke får varmen ind eller ud.

Mvh. Henrik

  • 7
  • 0

Hej Søren

Ja, du har helt ret, det er nemlig det, der er sagen. Man tænker spontant, at man må kunne bruge kulden i frysehuse, men reelt er det meget lidt energi, der går i landets frysehuse, så det batter ikke noget som lager.

Med hensyn til at bruge spildvarmen til fjernvarmesystemer, så ligger det lige for, og her er potentialet meget større. Men desværre er det nuværende afgiftssystem sådan, at man må forvente at blive beskattet med måske 85 øre pr. kWh for energi, som oprindeligt er transporteret som elektricitet, og som bruges til varme. Bizart, men sådan er det.

Mvh. Henrik

  • 7
  • 0

Hej Bjarke

Ja, man burde kalde det en varmevekslerturbine, men det er, som du selv skriver, ikke noget særlig venligt ord.

Jo, man kan godt optimere flowet gennem varmelageret uafhængigt af flowet gennem turbinen. Så skal man have et lukket system i varmelageret, og når først man er begyndt på det, bør man have et lige så lukket system i kompressor-turbine-delen. Det førstnævnte er der faktisk ikke noget at hente ved - det enkle flow fra koldt til varmt er så godt som det bliver. Det sidstnævnte er der til gengæld potentialer ved, fordi man kan bruge en billig, monoatomisk gas som argon, og den giver højere virkningsgrad end en diatomisk gas, som luft i det store og hele er.

Man kan godtd vinde noget ved at køre ved en endnu højere temperatur end 800 grader, men mange ting blvier mere specielle, når man går højere op. Og speciel er som regel lig med dyr.

Den største materialebesparelse kommer af, at vi trods alt ikke går højere op end 800 grader. Så kan man bruge relativt almindeligt rustfrit stål i turbinebladene i stedet for det ekstremt dyre, monokrystallinske stål, man bruger i moderne gasturbiner. For dem, som ikke er fortrolige med teknologien: De første rækker blade i en stor gasturbine er lavet af én krystal. Det siger sig selv, at der er stort spild i dyrkning og bearbejdning af monokrystallinske genstande på størrelse med en god, solid mandehånd.

Mvh. Henrik

  • 4
  • 0

Hej Flemming

Ja, fjernkøling er her - men stadig i meget lille volumen.

Når man udvikler en ny teknologi, som for eksempel den teknolgi til energilagring, som jeg beskriver her, så tror jeg, at det er fornuftigt at holde sig til et mainstream marked. Og det kan man ikke rigtig kalde fjernkøling endnu.

Mvh. Henrik

  • 3
  • 0

Beton er væsentligt dyrere end simple sten, og prisen er afgørende i meget store lagre.

Er lagerstørrelse (GWh) og luftflow nævnt i tidligere artikler? Er det nødvendigt med hovedkanaler og forgreningskanaler for at få passende flow og temperaturfordeling i lageret, eller er det nok at luften kan passere mellem "valnødderne" ?

  • 0
  • 0

Det er en rigtigt dårlig ide. Hvis du ikke holder en konstant temperatur så ødelægges dine varer. Der frysetørres.

Chris Bagge - jeg ved alt for lidt om frostvarer til at kunne sige dig imod.

Men hvis du har ret i dette, så kunne du gøre frostlagerfirmaet Agri-Norcold en overordentlig stor og værdifuld tjeneste, ved at læse Anders N. Christensens link (side 30), og fortælle dem hvor stor en fejl begår.

  • 6
  • 0

Ja, fjernkøling er her - men stadig i meget lille volumen. Når man udvikler en ny teknologi, som for eksempel den teknolgi til energilagring, som jeg beskriver her, så tror jeg, at det er fornuftigt at holde sig til et mainstream marked. Og det kan man ikke rigtig kalde fjernkøling endnu. Mvh. Henrik

Måske. Et lidt mere grundlæggende spørgsmål er om vi får noget særligt behov for lagring af el indenfor Danmarks grænser. Energinet.DK`s strategi er at udbygge med elkabler til nye og større markeder som England og Holland / centraleuropa (Som Holland er forbundet til) Jeg synes en gang imellem vi mangler at løfte os lidt og se på alle energisystemerne under eet, og selvsagt stille os det spørgsmål, Hvorledes indretter vi os med det formål at reducere ressourceforbruget mest muligt. Også de økonomiske ressourcer. Ovenstående forslag til lagring synes jeg ikke passer med en overordnet strategi om begrænsning af ressourceforbruget.

  • 1
  • 0

Hej Preben

Ja, det kender jeg udmærket.

Heatcrete er i sig selv en højtemperatur-beton, der oprindeligt er udviklet til ildfaste produkter, som bruges industrielt.

Den norske virksomhed EnergyNest har udviklet et modul til termisk energilagring, som består af stålrør indstøbt i lange betonstænger fremstillet i Heatcrete. Energioverførsel sker ved, at man sender luft eller måske endda damp gennem stålrørene, og energien lagres i den samlede masse af stålrør og beton.

Systemet forekommer vældig gennemtænkt - betonstængerne samles i moduler, der kan bygges sammen i større pakker, og man kan således i en form for byggeklods-system lave et helt lageranlæg.

Konceptet kan sådan set levere den vare, jeg er ude efter i min udgave af termisk lagring, i hvert fald op til en vis maksimumstemperatur. Uden at kende de nøjagtige specifikationer vil jeg tro, at man kan gå op til 5-600 grader. 800 grader er dog nok for højt for sådan en konfiguration.

EnergyNest har netop indviet et pilotanlæg i Abu Dhabi, på 2 x 500 kWh. Anlægget er tilsluttet et "concentrated solar power" anlæg opført af Masdar, som er en statsejet virksomhed i Abu Dhabi, der udvikler vedvarende energianlæg. Masdar har også mange aktiviteter udenfor Emiraterne og er bl.a. medejer af London Array, der indtil videre er verdens største havmøllepark.

Det bliver spændende at følge anlægget i Abu Dhabi. Men jeg tror ikke, vi kommer til at se store anlæg med EnergyNest's nuværende teknologi, dertil tror jeg ganske enkelt, at det er for dyrt. Når vi snakker energilagring på systemniveau, drejer det sig om millioner af kubikmeter af lagermateriale, og der tror jeg ikke, at det går rent økonomisk, hvis der skal for meget stål ind i systemet, eller hvis modulerne bliver for højteknologiske og dermed arbejdskrævende. Jeg vil langt hellere have en mere primitiv stak af granulat (sten, skærver,, sand eller lignende), der kan håndteres som en bulkvare.

Når det er sagt, så har EnergyNest uden tvivl mange af de kompetencer, der skal til for også at lave low-cost anlæg, så vi skal bestemt holde øje med dem.

Mvh. Henrik

  • 5
  • 0

Er lagerstørrelse (GWh) og luftflow nævnt i tidligere artikler? Er det nødvendigt med hovedkanaler og forgreningskanaler for at få passende flow og temperaturfordeling i lageret, eller er det nok at luften kan passere mellem "valnødderne" ?

Hej Thomas

Nej, jeg har ikke skrevet ret meget om, hvordan selve lageret egentlig kan udformes. Det er der faktisk mange overvejelser i, og jeg er sikker på, at der stadig er forbedringsmuligheder, hvor "the cloud jury" kan bidrage.

Jeg vender tilbage snarest med en beskrivelse af tankerne om, hvordan man kan udføre et lager.

Mvh. Henrik

  • 1
  • 0

Et lidt mere grundlæggende spørgsmål er om vi får noget særligt behov for lagring af el indenfor Danmarks grænser. Energinet.DK`s strategi er at udbygge med elkabler til nye og større markeder som England og Holland / centraleuropa (Som Holland er forbundet til) Jeg synes en gang imellem vi mangler at løfte os lidt og se på alle energisystemerne under eet, og selvsagt stille os det spørgsmål, Hvorledes indretter vi os med det formål at reducere ressourceforbruget mest muligt. Også de økonomiske ressourcer. Ovenstående forslag til lagring synes jeg ikke passer med en overordnet strategi om begrænsning af ressourceforbruget.

Hej Flemming

Ja, det er et rigtig godt spørgsmål. Energinet.dk har en strategi med udlandsforbindelser, som har vist sig at være top-effektiv, og som gør det muligt at operere et nationalt elsystem med en meget stor vindkraftandel, uden at det fører til ustabilitet. Energinet.dk gør det ganske enkelt fremragende på dette felt, og jeg kender ikke nogen udenlandsk systemoperatør, der kan matche dem.

Når det er sagt, så formår ikke engang Energinet.dk at forklare politikerne, at vi med udlandsforbindelserne har et robust og økonomisk system, hvor vi sagtens kan integrere mere vedvarende energi. Vi hører bestandigt, at vi forærer strømmen væk til udlandet, når det blæser, og køber den dyrt tilbage igen, når det ikke gør. Der er naturligvis en sandhed i det med priserne, men til gengæld giver udlandsforbindelserne i det samlede billede overskud, fordi de også bruges til energioverførsel, hvor Energinet.dk får en betaling for at agere mellemmand. Det har imidlertid ikke rigtig nogen værdi i den politiske debat.

Med indenlandsk energilagring kan vi få lukket den sidste, tilbageværende indvending mod vedvarende energi, nemlig den med, at det jo ikke blæser hele tiden. Og det tror jeg (indrømmet: måske lidt naivt) vil have en gavnlig virkning på den politiske forståelse.

Det næste argument for at arbejde med energilagringen har en lidt støre flyvehøjde. Det lykkedes langt ud over enhver rimelig forventning at placere Danmark som den førende udvikler af vindkraft, fordi vi i de tidlige år havde en særlig gunstig kombination af privat og offentlig forskning og udvikling, og et marked, der leverede motivation til industrien. Resultatet er, at vi stadig, 30 år senere, har en førende industri på området, med 30.000 arbejdspladser alene i Danmark.

Rundt omkring i verden bliver der stort behov for energilagring. Man har de fleste steder ikke de samme muligheder for udlandsforbindelser, og man har slet ikke systemoperatører på Energinet.dk's niveau. Skulle vi ikke se at få os placeret som det førende land på dette felt også, ligesom vi gjorde det på vindkraft?

Angående det med ressourcerne - udgangspunktet er, at man i termisk energilagring bruger lokale ressourcer, eller gerne endda affald som kulaske eller lignende. Jeg ser derfor ikke ressourcespørgsmålet som noget væsentligt modargument.

Mvh. Henrik

  • 10
  • 0

Opladning af varmelager ved hjælp af elektrisk modstand i sandlager kan udnytte el direkte fra vindmøller, når der er overproduktion og lav pris. Der er tidligere forsøgt med sand/stenlager til solvarme. Men sand har ikke været har ikke været nogen succes, da rent tørt sand varmeledningsevne kun er 0,3W/(m x grad). Dansk sand indeholder fugt, når det opgraves i naturen, og der måles ohmsk modstand på 1000ohmmeter. Ved opvarmning af sandlager frigøres vand, så tør sand modstand er 3000ohmmeter. Udenlandske forsøg som HEATCRETE har vist, at hvis sand tilsættes et ledende stof (15% grafitpulver til sand, er der målt op til 3x bedre varme/elektriskledningsevne). Hvis grafitpulver tilsættes sand, kræver det test af modstanden med ovntørret sand. Her måles modstanden i ohmmeter og der tilsættes grafitpulver (som blandes grundigt med sandet) til der måles 1000ohmmeter. På internettet er der set grafit pulver import fra Kina til 6.000kr/ton Med de rette dimensioner og isolering af sandlager kan el-spænding på for eksempel 10kV tilføres rustfri trådnet i top/bund og oplades med en passende strøm (tidskonstant?) Sandlager kan fungere som el/damp varmeveksler, hvis der mellem top/bund lægges damprør. Damprør kan påsvejses trådnet (mellemrum trådnet for eksempel 10cm), således at afladningstidskonstanten bliver tilstrækkelig lav (måske 30 minutter).

  • 0
  • 0

Vi hører bestandigt, at vi forærer strømmen væk til udlandet, når det blæser, og køber den dyrt tilbage igen, når det ikke gør. Der er naturligvis en sandhed i det med priserne, men til gengæld giver udlandsforbindelserne i det samlede billede overskud, fordi de også bruges til energioverførsel, hvor Energinet.dk får en betaling for at agere mellemmand. Det har imidlertid ikke rigtig nogen værdi i den politiske debat.

De fleste timer med eksport af el til meget lave / negative priser er når vi køber I Tyskland til ENDNU lavere priser.

Så længe Tyskland ikke får løst deres flaskehals problem ved Hamborg og ikke standser deres VE produktion ved lave / negative priser, vil vi se denne handel med el til negative og stadigt overskudsgivende priser.

Det jeg mente med ressourcer er forbrug af brændsler og forbrug af penge.

  • 2
  • 0

@Henrik

Hvorfor er det at du ikke dropper 1. kompressor + intercooler - for i stedet at genbruge den halvvarme udgangsluft fra udstødningen direkte ind i kompressor 2 ?

Bliver virkningsgraden for lav ?

  • 0
  • 0

Så længe Tyskland ikke får løst deres flaskehals problem ved Hamborg og ikke standser deres VE produktion ved lave / negative priser, vil vi se denne handel med el til negative og stadigt overskudsgivende priser.

Det jeg mente med ressourcer er forbrug af brændsler og forbrug af penge.

Energilagring vil alt andet lige stabilisere priserne, fordi man vil oplade sit lager og dermed skabe et forbrug, når priserne er lave, og tilsvarende vil udbyde el, når priserne er høje. Resultatet af begge disse aktiviteter er, at spændet mellem høje og lave priser vil blive mindre.

Set i forhold til brug af gasturbiner, som kører i relativt korte perioder for at dække spidslast, er energilagring klart et mere miljøvenligt alternativ.

  • 6
  • 0

Hvorfor er det at du ikke dropper 1. kompressor + intercooler - for i stedet at genbruge den halvvarme udgangsluft fra udstødningen direkte ind i kompressor 2 ?

Bliver virkningsgraden for lav ?

Ja, virkningsgraden bliver lavere. Forskellen er af størrelsesordenen 10% på totalvirkningsgraden, så hvis man med flertrins-kompression kan nå 45%, kan man uden intercooler kun nå 35%.

Om virkningsgraden så bliver "for lav", afgøres i sidste ende af økonomien. Jeg tror dog, at forskellen er så stor, at man altid vil gå efter en løsning med mindst to kompressortrin og intercooler ind imellem

  • 2
  • 0

Tak for endnu et glimrede blog-indlæg i rækken af flere.

Afgørende for lagringen er naturligvis prisen for at oplagre energien. Er det en realistisk pris som kan få sin plads inden for det "køb-billigt" - "sælg dyrt" spænd der er på el-markedet?

Om det påvirker prisen på elmarkedet - ja det vil det, men man kunne godt forestille sig at det var en operatør af en vindmøllepark der gerne ville oplagre egen energi, og vente med at sælge den til prisen var højere. Ligesom man ser med andre commodities at der føres "spekulativt lager". Det vil reducere volatiliteten på markedet, og sætte de dyreste marginal-producenter ud i af markedet. Men kun hvis lageromkostningen er lav nok.

Har du et bud på hvad prisen kunne være? Og hvor meget economy of scale bliver der?

  • 2
  • 0

El/damp varmelager er en kompliceret sag, da høje el-spændinger og metalrør/trådnet skal isoleres fra hinanden. Og det er noget af en ”energibombe”, når lagermediet (sand, flyveakse eller lignende) har temperaturer over 600grader! Så op/ af-ladningstider tidskonstanter skal holdes inden for rimelige tider (Dage snarere end uger)? For et overholde alle disse krav vil det nok være bedst at modulopbygge varmelager. Og ud fra rent praktiske grund kunne modulstørrelse være i lastbilstørrelse, således at moduler kunne præfabrikeres og transporteres til stedet, hvor de skal bruges. Lagermediet (sand, flyveakse eller lignende) påfyldes modulet, når det skal monteres i varmelager. Lagermediet skal have ensartet modstand (måske 1000ohmmeter) således at der ikke opstår ”Hot spots). Konstruktion af et præfabrikeret modul varmelager kunne løses på følgende måde: Støbning af kasse med sider uden top i materialer, som kan holde til temperaturer over 600grader. Ender påtrykkes en passende el-spænding og skal derfor have trådnet med indkapsling i ”ledende beton”. Mellem ender monteres og indstøbes i sider trådnet med påsvejsede damprør. Disse trådnet monteres lodret med isoleret afstand (måske 10cm). Trådnet lag skal holdes isoleret fra hinanden med materialer, som kan holde til 600grader (keramik, porcelain etc). Og in/output damprør skal også have isolerende keramikrør. Det kræver mange overvejelser at konstruere varmelageret. Skal moduler kunne udskiftes under drift og ved 600grader varme? Skal hvert modul været adskilt med isolerende væg? Og hvordan med sikkerhed og ”Hot spots”?

  • 1
  • 0

hvordan selve lageret egentlig kan udformes

Forslag : inddel arealet i skaktern med hver sin pyramidestub. Hver stubvæg har en vinkel på 5-10 grader. Mellemrummet bruges så til luftkanaler til at sikre nemt luftflow og god varmespredning. Om stubbene skal vende på hovedet kan man diskutere.

Alternativt kan alle sorte felter have opadvendt stub, alle hvide har nedadvendt, ingen mellemrum. Stubbens væg har vinkel på fx 30 eller 45 grader, hvorved den vandrette termiske bevægelse i nogen grad omdannes til lodret bevægelse. Stubbe med bred base og smal top vil dog klemme på nabostub. Hver temperaturcyklus er en svingning, og tilstrækkeligt mange svingninger vil efterhånden kværne nogle sten i stykker, som bevæger sig ned. Ligesom når man ryster en pakke cornflakes. Tidshorisonten er dog meget lang.

Såfremt lageret opdeles i to eller flere dele, kan den ene del efter delvis afkøling fungere som varmereservoir for varmepumpe der oplader en anden del, med væsentligt bedre COP.

@Moeskjær: "trådnet med påsvejsede damprør" Læs om HeatCrete, det er cirka samme varmefordeling de bruger - men hvordan er byggeprisen i disse metoder?

  • 1
  • 0

@Niels Abildgaard

Det bliver spændende at se om den første bevilling bliver større end Inbicons ? andengeneration bio?

Man kan sige meget om Niels Abildgaard, men her har han en pointe. Der er nogen der skal smide penge i forsøgsanlæg. Pt blver det næppe ikke det offentlige Danmark.

Ideen med luft-luft anlægget har den store fordel at det kan skaleres. "Luft turbinen" minder meget om Stirling konceptet. Jeg har aldrig set et kommercielt Stilring anlæg, mne jeg formoder at de eksisterer. Med en Stirling motor kunne den ene del tages ud af forsøget. Det kunne være interessant at høre om Henrik ser potentielle partnere til et forsøgsanlæg? Og hvordan sådan èn kunne se ud?

Teknisk så forstår jeg ikke ideen med indsugning og udstødning. Man er vel på ingen måde interesseret i at forurene lageret med støv e.lign. Hvorfor ikke lave et lukket anlæg? Udover det så tror jeg ikke luft er den bedste gasart til en "varm luft motor"

  • 2
  • 0

Faseovergange ved smeltet sten er nok for besværligt, navnlig fordi man ikke så let får varmen ind i en stor klump størknet sten. De materialer, man har i sit stenlager, skal helst være et granulat med største størrelse af stenene omtrent som en valnød. Ellers kan man ikke får varmen ind eller ud.

Skal man ikke i stedet tænke på det som vand med isklumper? Bortset fra at vand i dette tilfældet er en smeltet stenart og isklumperne er størknet sten. Du behøver ikke kontakt til hele mediet, da du varmer og køler på den del der er smeltet. Når du køler noget i toppen, så størkner det og synker til bunds.

Da energien primært er lagret i faseovergangen, så er det ikke meningen at du på noget tidspunkt kommer ned på en temperatur hvor hele lageret er blevet fast.

  • 0
  • 0

Afgørende for lagringen er naturligvis prisen for at oplagre energien. Er det en realistisk pris som kan få sin plads inden for det "køb-billigt" - "sælg dyrt" spænd der er på el-markedet?

Nej, det er der ikke i øjeblikket, i hvert fald ikke indenfor ren el på det skandinaviske marked, dertil er prisspændet for lavt, og priserne er i øvrigt generelt for lave. Vi får således ikke energilagring uden en eller anden form for tilskud.

Hvis man kan bruge spildvarmen i fjernvarmesystemet, hjælper det meget på økonomien, men det er usikkert, om det er muligt indenfor det nuværende afgiftssystem.

Om det påvirker prisen på elmarkedet - ja det vil det, men man kunne godt forestille sig at det var en operatør af en vindmøllepark der gerne ville oplagre egen energi, og vente med at sælge den til prisen var højere. Ligesom man ser med andre commodities at der føres "spekulativt lager". Det vil reducere volatiliteten på markedet, og sætte de dyreste marginal-producenter ud i af markedet. Men kun hvis lageromkostningen er lav nok.

Har du et bud på hvad prisen kunne være? Og hvor meget economy of scale bliver der?

Prisen for strøm fra et energilager afhænger af mange faktorer, ikke bare de oplagte, som eksempelvis afskrivninger og forrentning, drift og vedligeholdelse, og den pris, energilageret skal give for den el, som bruges til opladning, men også hvor ofte lageret op- og aflades. Man taler her i det indforståede sprog på energilagring om antallet af "DOD Cycler per Day" eller "DOD per Day". "DOD" står for Depth of Discharge. Én DOD Cycle per Day kan bestå af én fuld op- og afladning, eller to gange halv op- og afladning.

Jeg plejer at regne med 0.5 DOD / Day. Hvis man taler sæsonlagring, skal vi meget længere ned, principielt jo på 1 DOD / Year, men i praksis, på grund af fluktuationer i vinterperioden, måske 0.1 DOD / Day. Omvendt viser det sig efterhånden, som jeg kommer mere ned i dybden på, hvad der foregår på feltet, at det mindste, som alle andre regner med, er 1 DOD / Day. Med andre ord er lagring til udjævning af de cykler på flere dages varighed, som man har på vores breddegrader, ganske enkelt ikke inde på lystavlen endnu.

Hvis vi bruger markedets laveste fællesnævner, som er 1 DOD / Day, og hvis vi leverer strøm til lageret for 10 øre/kWh, som er en jævnligt forekommende, lav pris, havner vi på en pris for den lagrede strøm på ca. 55 øre/kWh, hvis vi taler et ombygget kulkraftværk, og ca. 75 øre/kWh, hvis vi taler et nyt system med den type luftturbine, jeg beskrev ovenfor.

Der er ikke regnet med nogen economy of scale, dvs. investeringen er til dagens priser.

  • 3
  • 0

Giver det nye mere simple setup anledning til en ændret (skønnet) pris på henholdsvis opladning og afladning, end de udmeldte 50.000 og 150.000 euro?

Ja, jeg er nødt til at regne med en meget højere pris for afladningssystemet, når vi taler et nyt anlæg. Jeg har overslagsmæssigt sat det til 500.000 EUR/MW.

Jeg lægger desuden 50% oveni hele investeringen (lagere , op- og afladning) til infrastruktur m.v.

  • 3
  • 0

Ideen med luft-luft anlægget har den store fordel at det kan skaleres. "Luft turbinen" minder meget om Stirling konceptet. Jeg har aldrig set et kommercielt Stilring anlæg, mne jeg formoder at de eksisterer. Med en Stirling motor kunne den ene del tages ud af forsøget.

Ja, Ericssons varmluftmaskine minder rigtig meget om en Stirlingmotor.

Den store forskel mellem Ericssons og Stirlings oprindelige arrangementer og den variant af Ericssons cykuls, der er beskrevet ovenfor, er, at jeg ikke bruger stempelmaskiner, men roterende maskiner, dvs. aksial- eller radialkompressorer og en aksialturbine. Det har den store fordel, at man undgår cyklisk opvarmning og afkøling af materialerne. Temperaturen varierer naturligvis hen gennem systemet, men ved konstant belastning er temperaturen på et bestemt sted i maskineriet konstant.

Den store svaghed ved Stirlingmotoren har altid været at få de varme dele til at holde til temperaturvariationerne. Og det er, så vidt jeg ved, årsagen til, at konceptet, trods mange indlysende fordele, ikke har vundet nævneværdig udbredelse, ud over i meget lille skala (vistnok ikke over 100 kW).

Det kunne være interessant at høre om Henrik ser potentielle partnere til et forsøgsanlæg? Og hvordan sådan èn kunne se ud?

Jeg har nogle indledende drøftelser med et par danske parter om et muligt forsøgsanlæg, men der er stadig mange ting, som skal falde på plads. Ved et forsøgsanlæg ville det være rart at kunne bruge spildvarmen til fjernvarme, men det er ikke sikkert, at man kan gøre det uden en "strafafgift" på 85 øre/kWh (staten ønsker ikke, at man bruger el til fjernvarme, derfor den høje afgift), og så bliver økonomien i sådan et anlæg lidt tvivlsom.

Jeg ser endvidere på et forsøgsanlæg i Californien, hvor de statslige myndigheder har indført et krav om en vis andel af energilagring på nettet inden 2020. På grund af dette krav er vilkårene derovre lidt mere gunstige end herhjemme.

Teknisk så forstår jeg ikke ideen med indsugning og udstødning. Man er vel på ingen måde interesseret i at forurene lageret med støv e.lign. Hvorfor ikke lave et lukket anlæg? Udover det så tror jeg ikke luft er den bedste gasart til en "varm luft motor"

Det har du ret i. Men det er velkendt fra gasturbineanlæg at have et simpelt filter på indsugningen.

Fordelen ved et åbent anlæg er, at man får så kold luft ind som muligt, og at genvindingen af udstødningsluften fra turbinen er 100%, da den jo går direkte tilbage i lageret.

Med et lukket anlæg vil man skulle have en pre-cooler foran første kompressortrin, og det indebærer, at indsugningsluften vil være varmere end i et åbent anlæg (fordi ingen køler formår at bringe sekundærsidens temperatur helt ned på omgivelsestemperaturen), hvilket går ud over virkningsgraden. Tilsvarende vil man ikke få udnyttet udstødningsvarmen helt så effektivt som i et åbent anlæg. Endelig kræver et lukket anlæg mere udstyr.

Til gengæld vil man i et lukket anlæg kunne bruge en monoatomisk gas som f.eks. argon. Det er rent termodynamisk bedre med en monoatomisk gas, den giver ganske enkelt højere virkningsgrad. Så det er meget sandsynligt, at det alt i alt er en bedre løsning.

Det kan godt lyde indviklet med argon, men det er i virkeligheden en meget billig gasart, da den findes i store mængder i atmosfæren.

  • 4
  • 0

Til jer, der har kommenteret på selve lageret:

Tak for de mange gode indspark! Det er dog en lidt længere historie, hvordan man får det optimeret, så det har jeg tænkt mig at skrive om i en separat blog indenfor den nærmeste fremtid.

  • 4
  • 0

@Henrik Stiesdal

Den store forskel mellem Ericssons og Stirlings oprindelige arrangementer og den variant af Ericssons cykuls, der er beskrevet ovenfor, er, at jeg ikke bruger stempelmaskiner, men roterende maskiner, dvs. aksial- eller radialkompressorer og en aksialturbine. Det har den store fordel, at man undgår cyklisk opvarmning og afkøling af materialerne. Temperaturen varierer naturligvis hen gennem systemet, men ved konstant belastning er temperaturen på et bestemt sted i maskineriet konstant.

Den store svaghed ved Stirlingmotoren har altid været at få de varme dele til at holde til temperaturvariationerne. Og det er, så vidt jeg ved, årsagen til, at konceptet, trods mange indlysende fordele, ikke har vundet nævneværdig udbredelse, ud over i meget lille skala (vistnok ikke over 100 kW).

Alt dette er jeg enig i. Mi tanke er ved et kommende testanlæg kunne det være fornuftigt at bruge en standard Stirling motor (hvis en sådan findes), på den måde vil man kun have lageret for ubekendt.

.

Det har du ret i. Men det er velkendt fra gasturbineanlæg at have et simpelt filter på indsugningen.

Det er ikke turbinen der er problemet, gasturbiner æder rask væk en frossen and. Problemet er lageret; selv over tid vil selv mikroskopiske partikler kunne blokere kanaler eller ødelægge varmeledningsevne i lageret.

.

Til gengæld vil man i et lukket anlæg kunne bruge en monoatomisk gas som f.eks. argon. Det er rent termodynamisk bedre med en monoatomisk gas, den giver ganske enkelt højere virkningsgrad. Så det er meget sandsynligt, at det alt i alt er en bedre løsning.

Langt hen ad vejen er det moleculevægten, der er bestemmende. H2 er teoretisk den bedste gas til en "varm luft motor". En anden væsentlig egenskab er at gassen bør være inert og 600-800 deg.C varm oxygen er ikke optimalt. Desværre vil gassen i lageret udvide sig som følge af temperaturændringerne, og såfremt et lukket anlæg vælges må der kompensere for dette. En mulighed kunne være lokalt produceret N2. Osmose anlæg er tilgængelig og en forholdsvis billig proces.

  • 0
  • 0

Det er dog en lidt længere historie, hvordan man får det optimeret, så det har jeg tænkt mig at skrive om i en separat blog indenfor den nærmeste fremtid.

Optimeringen af det termiske lager lægger langt fra i at øge 'tilbagebetalingen' i form af at man får den lagrede energi tilbage som så meget strøm som mulig. Der hvor de virkelige muligheder lægger, er ved at integrere systemerne i industriprocesserne, og bruge den tabte energi som procesenergi.

Herunder at industrierne kan aftage strøm fra systemerne når det er hensigtsmæssigt og ellers overgå til at bruge el fra nettet og også i situationer hvor de varme sten lades med energi.

Her lægger de store muligheder og det er det som man skal forstå hvis man vil integrerer store vindmøllekapaciteter og gøre det profitabel for landets procesvirksomheder og landet som helhed.

Herunder at systemerne bliver integreret sammen med varmepumper som så optager spildvarme efter procesvirksomhederne og udnytter denne til fjernvarme, så er det et meget stærkt og energieffektiv energisystem.

  • 0
  • 1

Meget interessant forslag

1) Kunne man benytte en salthorst som varmelager? Salts smeltepunkt er omkring 800 grader, og har en ret høj specifik smeltevarme (så vidt jeg husker)

2) Behøver man at benytte fjernkøling i forbindelse med varmepumpe-ladning? Kunne man ikke have både et koldt og et varmt varmelager, og så køre en lukket brayton-cyklus imellem de to lagre? Med argon evt.?

3) Hvilken kompressionsfaktor har du regnet med i de to kompressionstrin?

4) Hvilken temperatur har du regnet med i fjernvarmesløjferne?

5) Hvad er virkningsgraden uden fjernvarmeaftag? (om sommeren eksempelvis)?

Mvh

  • 0
  • 0

1) Kunne man benytte en salthorst som varmelager? Salts smeltepunkt er omkring 800 grader, og har en ret høj specifik smeltevarme (så vidt jeg husker)

Hele ideen med varme sten er at en gas kan virke som energitransportør imellem de varme sten og opvarme disse.

Skulle saltet bruges efter princippet her, skulle der laves mellemrum så luften kan komme frem .

Men saltet kan jo pumpes og det har som sagt en god varmefylde. En teknologi http://www.aalborgcsp.com/ er skrappe på..

  • 1
  • 1

Er det ikke lidt pudsigt, at alle andre prøver at løse problemet med overskud og mangel på elkraft. Man skulle jo forvente, at det var producenterne af denne el, som havde problemet, og derfor satte energi ind på at løse det. På en eller anden måde er det absurd, at det er forbrugerne der forsøger at løse producenternes problem.

  • 1
  • 6

@Henrik Stiesdal:

Nej, det er der ikke i øjeblikket, i hvert fald ikke indenfor ren el på det skandinaviske marked, dertil er prisspændet for lavt, og priserne er i øvrigt generelt for lave. Vi får således ikke energilagring uden en eller anden form for tilskud.

Hej Henrik,

Den lave elpris, om vi så medregner PSO, indikerer vel også at vi generelt ikke har noget stort problem med vores energisystem - i hvert fald set fra forbrugerens side. Fra elproducentens side, kan det være det ser lidt anderledes ud, men det har jo ikke været specielt svært at tiltrække investorer, til at opbygge den nuværende vindmøllekapacitet, og ser heller ikke ud til at være det i Sverige, som er del af samme elmarked.

Energilager har været heftigt debatteret, og mange underholdende løsninger foreslået, siden før 2009, hvor vindpenetrationen var ~20% i Danmark, og der var en udbredt opfattelse af at vi ikke ville kunne penetrere meget mere end de 20%, uden det ville medføre gigantiske problemer med at integrere energien, med hyppige blackouts og "forære det hele til nabolandene" til følge.

En af de mere saglige indslag i debatten, var Dr. Sten Tronæs Frandsens (RIP*) kronik fra 2009, som på basis af vind- og forbrugsdata fra 2008 beregnede at vi ville kunne integrere 40% vindkraft, hvis vi bare kunne acceptere 10% "vindmølleoverløb", som eventuelt skulle dækkes ved at lade vindmøllerne lukke ned i 10% af tiden, og så betale dem 10% mere for den strøm de levererede.

Hans konklusion var dermed at de store udførdringer først startede efter 40-50% penetration.

Det var jo helt klart ment som et positivt/optimistisk indslag ift de udfordringer vi debatterede, men i forhold til hvad virkeligheden har demonstreret i det seneste 1½ år, hvor penetrationen har været 40-42%, var det jo ligefrem ret pessimistisk.

Indenfor den 30-dages graf han viser, ville vi formentlig have haft ligeså mange timer med negativ elpris!

Det skyldes jo en række elementer i både forbruget og vindfkraften, som man overså dengang, og i vid udstrækning stadig overser i dag.

Først og fremmest tog hans fremskrivning jo ikke højde for den stigende kapacitetsfaktor. Havde vi opnået samme penetration som i dag, med de møller vi havde i 2008, hvor kapacitetsfaktoren var ~23%, så havde de produceret >4 GW i 8,8% af årets timer om året, og den højeste vindeffekt ville være 5,4 GW.

Med de møller vi har i dag, er realiteten at vindeffekten de sidste 12 mdr kun har været >4 GW i 1,5% af årets timer, og den højeste effekt har holdt sig under 4,5 GW - hvilket jo er indlysende meget lettere at integrere i et middelforbrug på 4 GW end førnævnte data.

Det er resultatet af at kapacitetsfaktoren siden 2008 er øget fra 23% til 31% i dag ... og det er jo en tendens der fortsætter, når vi i de kommende år udskifter de mange møller fra 1999-2003, med kapacitetfaktorer på 20-22% i snit ud med nye landmøller, med kapacitetsfaktorer på 35-50%, og udbygger kapaciteten til havs med kapacitetsfaktorer pænt oppe i 50%'erne.

Vi kan i realiteten øge penetrationen fra nuværende 42% til over 50%, helt uden at øge max-effekten, alene ved at udskifte de gamle møller fra før 2003, og med de næste to havmølleparker vil vi øge penetrationen med yderligere 13-14%, med en max-effekt forøgelse på kun 1 GW.

Vi skal måske helt op på 60-65% penetration, før vi begynder at møde de udfordringer, som Sten Tronæs Frandsen forudså ved 40% (men anså som overstigelige).

Af andre elementer man i høj grad overser, er buffereffekten af f.eks. de frysehuse vi diskutterede lidt højere oppe, som jo ganske vist i sig selv er forholdsvis beskeden, men kun et eksempel ud af mange energiintensive industrier, som vi endnu ikke kender omfanget af.

Vores nuværende energisystem demonstrerer allerede nu en evne til at tiltrække nye energiintensive industrier, med Apple's kommende datacentral som eksempel. Selvom den ikke er det bedste eksempel på industrier, som kan drage fordel af at variere forbruget, så indikerer det at der vil komme en kategori ag industrier hvortil f.eks. de større metal-støberier hører. Disse kan lagre helt anderledes mængder energi end frysehuse, ved at variere temperaturen i metalsmelten.

Herunder hører også det potentiale der følger med produktion af biobrændsler, brint osv.

Vi skal være opmærksomme på at dette ikke er lagerkapacitet, som installeres fordi dets omkostninger med nød og næppe kan dækkes ind af tilstrækkeligt store prisudsving og eventuelle subsidier, men som kommer af at vore elpriser i en tilstrækkelig stor del af tiden er meget lave, og fordi der nu og i fremtiden vil blive stillet større krav til CO2-aftrykket af den strøm de anvender - hvilket jo bør være et nationalt incitimant til at at øge vindpenetrationen ... altså buffer-kapacitet, der mere eller mindre automatisk følger med øget vindpenetration.

Også blandt mindre industrier, og helt ned på husstandsniveau, findes der masser af potentiale, som vokser og kan udnyttes. For få år siden ville man typisk udstyre en elbil med 10-20 kWh batteri, da dette lige var tilstrækkeligt til at dække næste dags kørselsbehov.

Lige inden Tesla Model S gik i produktion, var det planen at den skulle lanceres med 45 kWh batteri + plus en dyrere option med 65 kWh. 85 kWh blev dog ret hurtigt standard, og den er for nylig opgraderet til 90 kWh. Den kommer selvfølgelig kun til at dække en del af luxussegmentet, men udviklingen i batterier har på samme tid betydet at de elbiler der lanceres fra nu af, typisk vil kunne lagre energi til 3-4 dages kørsel. Med den større kapacitet følger nemlig også en større batteri-virkningsgrad, fordi de opererer ved lavere C-værdier.

Med denne udvikling følger også et potentiale for egentlige husholdningsbatterier.

Med implementeringen af elbiler, følger altså endnu en betydelig bufferkapacitet, som med nuværende teknologistadie vil kunne flytte energi i op til 3 dage, og lur mig om ikke det stadie vokser til en del mere, inden implementeringen for alvor kommer i gang.

Men for at de skal kunne få denne effekt, kræver det jo en omlægning af afgiftssystemet, så man som forbruger kan mærke forskel på om elprisen er under 5 eller over 30 øre/kWh.

Et meget stort potentiale af store varmepumper og elkedler, venter også kun på disse afgiftsomlægninger, som et energilager som det koncept du beskriver jo også ville afhænge af.

Trods vore høje målsætninger, har vi altså et afgiftsystem, som på alle måder modarbejder udviklingen på dette område. DETTE KAN IKKE FREMHÆVES NOK !

Jeg har ikke overblik over hvorvidt man har forsøgt at summere buffer-potentialet af disse kommende industrier, teknologier og kapacitetsfaktorer. Energinet og ENS har det uden tvivl med i deres fremskrivninger, men jeg er overbevist om at de nuværende fremskrivninger viser sig at være stærkt undervurderede, ligesom de har været det hidtil.

Med det in mind, synes jeg vi endnu engang skal kigge lidt mod nord, og iagttage dette gigantiske og meget kosteffektive energilager.

Stort set alle førnævnte kapaciteter, kan typisk højest forskyde el-energi i op til ca en uge ad gangen, og det samme vil vel være tilfældet med dit koncept, hvis ikke det skal tabe en stor del af virkningsgraden med tidsfaktoren (?).

De skandinaviske vandmagasiner er de eneste, udover brændselslagre, der kan forskyde el-energi over måneder og kvartaler, ja, sågar hele halvår, såfremt forskydningen går fra vinter til sommer og ikke omvendt.

Kapaciteten er så stor, at trods de seneste års kraftige vindkraftudbygning i Danmark, Sverige, Nordtyskland, Holland, som alle er tæt forbundne med dette lager, så kan man stadig knapt nok ane de krusninger på vandstandskurven, som skulle følge af vindkraftens variationer i disse lande.

Der er med andre ord kun brugt en ganske lille flig af dette potentiale.

Med 500 GW vindkraft, som ville være nok til at give den nordlige halvdel af EU ca samme vindpenetration som Danmarks nuværende, ville det kun kræve ca 1/3 af denne kapacitet at skabe fuld ingen uge med fuld vindeffekt med en uge med vindstille - helt uden nogen at inddrage de øvrige kapacitet, nævnt her i indlægget.

Der er ikke nær nok maskin- og kabelkapacitet ved de skandinaviske magasiner, til at kunne håndtere en sådan effekt, og en stor del af kapaciteten ville skulle konverteres til også at kunne yde pumpekraft.

Det er dog ikke anderledes end den maskinkapacitet der behøves til enhver lagerteknologi, som konverterer energien undervejs vha motorer og generatorer, og vi taler jo typisk om 80% virkningsgrad over en lagercyklus, og højere, det skandinaviske elforbrug indgår i cyklen. + tabet i kabelforbindelsen, naturligvis.

Så egentlig skal man jo, for hele Nordeuropas vedkommende, overveje om det at bygge ny lagerkapacitet, kan konkurrere mod en tilsvarende kapacitet af kabelforbindelse, fra placeringen af et sådant lager til de norske magasiner, og så i stedet anlægge maskinkapaciteten der.

*Sten Tronæs Frandsen døde desværre kun et år efter han skrev kronikken, alt for ung. Med hans rationelle tilgang kunne han have været et værdifuldt og lærerigt bidrag til den danske energidebat.

  • 6
  • 0

@Henrik Stiesdal:

Rundt omkring i verden bliver der stort behov for energilagring. Man har de fleste steder ikke de samme muligheder for udlandsforbindelser, og man har slet ikke systemoperatører på Energinet.dk's niveau. Skulle vi ikke se at få os placeret som det førende land på dette felt også, ligesom vi gjorde det på vindkraft?

Som forlængelse af mit foregående indlæg, som jo fint beskriver hvorfor du har helt ret i at mange steder ikke i verden ikke har samme muligheder som vi har.

Til det vil jeg sige, at mange af de samme steder har et potentiale for solenergi, som Danmark desværre mangler på vore breddegrader, så det er jo heldigt at Skandinavien ligger hvor det gør. ;-)

I de lande, hvor der er en nogenlunde jævn fordeling af sol, hele året rundt, og hvor en meget betydelig del af energiforbruget skyldes at det er varmt og ikke at det er koldt, er jeg overhovedet ikke i tvivl om at solceller kommer til at dække en meget stor del af forbruget, og at dette vil kræve en del mindre lager at integrere i forbruget end vindenergi - så disse får jo ikke brug for så meget vindenergi som Nordeuropa, Canada og de nordlige dele af USA.

Så det er måske relevant at se på HVOR i verden, de store behov for energilagring vil opstå, og ikke mindst, hvor det først opstår, og måske allerede er påtrængende?

Det er måske bedre at anlægge et pilotprojekt sådan et sted, frem for i Danmark.

Rent teknisk kan det selvfølgelig demonstreres ligeså godt i Danmark, som alle andre steder, når bare der er elforsyning og forbrug at koble sig på.

Men man får vel en bedre demonstration, og nok også et bedre (politisk og folkeligt) opbakning og feedback ud af at anlægge det et sted, hvor det går direkte ind og dækker en del af et specifikt behov, eller åbner op for en VE-udbygning, som pt er blokeret af mangel på lagerkapacitet.

En af grundene til at vindindustrien i så høj grad er blevet født og opfostret i Danmark, og er jo at Danmark har eminente vindressource og en årlig forbrugskurve, der passer ideelt til disse ressourcer.

  • 3
  • 0

Er det ikke lidt pudsigt, at alle andre prøver at løse problemet med overskud og mangel på elkraft. Man skulle jo forvente, at det var producenterne af denne el, som havde problemet, og derfor satte energi ind på at løse det.

Sagen er jo at vi slet ikke har et sådant problem.

Hvornår har du sidst oplevet at der manglede strøm i kontakten, som følge af manglende på elkraft?

Hvor mange procent af årets timer, er det lige at elprisen er så lav at den kan kaldes "i overskud"?

Tallet er så lavt at det, sammen med den tøvende udbygning af billige elkedler, det snarere demonstrerer at vi IKKE har et problem end at vi har det. .

På en eller anden måde er det absurd, at det er forbrugerne der forsøger at løse producenternes problem.

Forbrugerne gør overhovedet intet for at tilpasse forbruget til produktionen. De aftager ikke mere strøm, når producenterne betaler for at afsætte det, og de nedsætter ikke forbruget, når der må brændes dyre fossiler af for at dække behovet.

Grundet vores afgifts- og afregningssystem, har de nemlig intet incitament til det!

  • 7
  • 0

Det er ikke turbinen der er problemet, gasturbiner æder rask væk en frossen and. Problemet er lageret; selv over tid vil selv mikroskopiske partikler kunne blokere kanaler eller ødelægge varmeledningsevne i lageret.

Jeg er nu ikke enig i, at det ikke er turbinen, der er problemet. For at få lang levetid på turbinebladene, er det vigtigt, at man ikke får for meget abrasivt materiale gennem maskinen.

Angående selve lageret, så vil de partikler, der måtte kunne give anledning til blokering af luftpassager, komme fra lageret selv, da der jo er filter på indsugningen. Og for de interne partikler er det ligemeget, om luftstrømningen sker i et åbent eller i et lukket system. .

Langt hen ad vejen er det moleculevægten, der er bestemmende. H2 er teoretisk den bedste gas til en "varm luft motor".

Det er jeg nu ikke enig i, i hvert fald ikke sådan helt generaliseret.

Det er korrekt, at man i en stempel-varmluftmotor som en Stirlingmotor har brug for en lav molekylvægt. Årsagen er, at man baserer energitransporten på varmeledning gennem cylindervæggen, og her er en gas med lav molekylvægt bedst, fordi dens evne til varmetransport er bedre end for en tungere gas. Molekylerne har for en givet temperatur højere hastighed, og det giver flere kollisioner med cylindervæggen indenfor et givet tidsrum.

I en turbine-varmluftmotor som den, der er beskrevet ovenfor, sker energitransporten derimod gennem en varmeveksler, og den kan man uden støre besvær lave så stor, som man nu har lyst til. Gassens evne til varmetransport bliver derfor af underordnet betydning. Til gengæld er det væsentligt, at det arbejde, der udføres, afhænger af den isentropiske koefficient, som er forholdet mellem gassens varmekapacitet ved konstant tryk og dens varmekapacitet ved konstant volumen. Den isentropiske koefficient er 5/3 for en monoatomisk gas og 7/5 for en diatomisk gas, og man får mere arbejde ud af maskinen ved en højere isentropisk koefficient.

En anden væsentlig egenskab er at gassen bør være inert og 600-800 deg.C varm oxygen er ikke optimalt. Desværre vil gassen i lageret udvide sig som følge af temperaturændringerne, og såfremt et lukket anlæg vælges må der kompensere for dette. En mulighed kunne være lokalt produceret N2. Osmose anlæg er tilgængelig og en forholdsvis billig proces.

Jeg tror nu godt, man kan operere med luft i selve lageret, men nitrogen er naturligvis også en mulighed. Man skal, som du skriver, have et vist reservoir for at tillade lageret at "ånde", når det bliver varmere eller koldere.

  • 4
  • 0

Optimeringen af det termiske lager lægger langt fra i at øge 'tilbagebetalingen' i form af at man får den lagrede energi tilbage som så meget strøm som mulig. Der hvor de virkelige muligheder lægger, er ved at integrere systemerne i industriprocesserne, og bruge den tabte energi som procesenergi.

Ja, det at bruge overskudsvarmen til procesformål er klart en mulighed. Man kunne ligefrem tænke sig, at virksomheder, som har brug for meget procesvarme, kunne etablere regenerering af elektricitet som en slags side-forretning.

Der er dog den ulempe, at procesanlæg som regel skal køre i konstant drift, mens spildvarmen fra et termisk lager nu en gang vil flukturere som funktion af vindforholdene. Og der er helt generelt det forhold, at der altid er en pris at betale, hvis man har begrænsninger i, hvor sådanne anlæg kan placeres. I særdeleshed ved genbrug af gamle, kulfyrede kraftværker til lagring vil man som regel ikke have procesanlæg lige ved siden af.

Jeg er naturligvis helt enig i dine bemærkninger om varmepumper.

  • 3
  • 0

1) Kunne man benytte en salthorst som varmelager? Salts smeltepunkt er omkring 800 grader, og har en ret høj specifik smeltevarme (så vidt jeg husker)

Nej, jeg tror ikke, at man kan benytte en salthorst direkte, dertil vil tabet ved varmeledning til omgivelserne i undergrunden være for stort. Man er nødt til at have isolering omkring varmelageret.

Man kan sagtens bruge salt og der have fordelen af smeltevarmen, som alt andet lige gør, at man kan oplagre mere energi i et bestemt volumen. Når jeg indtil videre har fravalgt det, skyldes det kompleksiteten. Der er nu en gang intet, som kan matche enkeltheden i en stor stenseng, som opvarmes og afkøles med varm luft.

2) Behøver man at benytte fjernkøling i forbindelse med varmepumpe-ladning? Kunne man ikke have både et koldt og et varmt varmelager, og så køre en lukket brayton-cyklus imellem de to lagre? Med argon evt.?

Jo, det kan man godt, men når først man går i gang med at analysere på det, viser det sig, at der er et par alvorlige slanger i paradiset.

For at varmepumpesystemet til opladning skal virke, skal den lave temperatur i varmelageret ikke være for meget over omgivelserne. Hvis den er for høj, bliver udstødningsluften fra varmepumpen ikke meget lavere end omgivelserne, og så er nettovirkningen af varmepumpen ikke anderledes end af et simpelt varmelegeme.

For at få en god virkningsgrad på afladningen fra et varmluftsystem, er det imidlertid nødvendigt, at man kan levere overskudsvarme fra udstødningen tilbage i lageret. Og når man gør det, bliver den lave temperatur i varmelageret efterhånden meget højere end omgivelserne. Hvilket altså "neutraliserer" varmepumpen.

Når man sidder og funderer over det, kommer man til at synes, at man da må kunne proppe det "mellemvarme" ind et sted, hvor det gør gavn og ikke skade. Men sådan et sted er der ikke, med mindre man kan bruge det til procesvarme, som også Niels Hansen var inde på.

3) Hvilken kompressionsfaktor har du regnet med i de to kompressionstrin?

De viste processer fungerer bedst ved et samlet kompressionsforhold på 6-8. Hver at de to trin skal så have kvadratroden af det samlede kompressionsforhold.

4) Hvilken temperatur har du regnet med i fjernvarmesløjferne?

2.5 ganges kompression af luft, som har en indgangstemperatur på 20 grader C., fører til en udgangstemperatur på 140 grader ved en kompressoreffektivitet på 88%.

5) Hvad er virkningsgraden uden fjernvarmeaftag? (om sommeren eksempelvis)?

Om der er fjernvarme på eller ej, gør sådan set ingen forskel på virkningsgraden. Man kan jo ikke påregne, at returvandet fra fjernvarmen er koldere end omgivelserne.

  • 2
  • 0

Er det ikke lidt pudsigt, at alle andre prøver at løse problemet med overskud og mangel på elkraft. Man skulle jo forvente, at det var producenterne af denne el, som havde problemet, og derfor satte energi ind på at løse det. På en eller anden måde er det absurd, at det er forbrugerne der forsøger at løse producenternes problem.

Søren Lund har jo allerede givet et udmærket svar, så her blot et par uddybende bemærkninger.

Som elsystemet er arrangeret, leverer man som producent til den aktuelle markedspris, og det er overladt til systemoperatøren at få det hele til at balancere. Systemoperatøren kan som led i denne balanceakt bede om at få koblet produktionenheder fra nettet.

Det er en politisk beslutning, hvordan systemet er arrangeret. Før i tiden, da elselskaberne mange steder havde både produktion og net, lå problemet hos leverandøren, men af hensyn til det frie marked er det ikke sådan længere.

På et mere overordnet niveau kan man i øvrigt bemærke, at klimaproblemet for en stor del skyldes, at producenterne kan overlade konsekvenserne af deres handlinger til samfundet. Det ville nok se anderledes ud, hvis de fossile energiproducenter sad med ansvaret for at få ryddet op efter sig!

  • 9
  • 0

Hej Søren

Tak for de mange gode kommentarer!

Et par specifikke replikker:

Det har jo ikke været specielt svært at tiltrække investorer, til at opbygge den nuværende vindmøllekapacitet

Nej, men det kan godt blive sværere i fremtiden, fordi den høje penetration med vind generelt trykker priserne meget. Vi har for tiden historisk lave elpriser, som du også selv er inde på, og det kan gøre det svært at fortsætte udbygningen.

Sten Frandsens fremskrivning tog ikke højde for den stigende kapacitetsfaktor. [...] Vi kan i realiteten øge penetrationen fra nuværende 42% til over 50%, helt uden at øge max-effekten, alene ved at udskifte de gamle møller fra før 2003, og med de næste to havmølleparker vil vi øge penetrationen med yderligere 13-14%, med en max-effekt forøgelse på kun 1 GW. Vi skal måske helt op på 60-65% penetration, før vi begynder at møde de udfordringer, som Sten Tronæs Frandsen forudså ved 40% (men anså som overstigelige).

Fuldstændig enig! Og det er jo ikke sikkert, at det holder her - mange steder i udlandet har nye mølletyper ofte meget store rotorer, med belastning helt ned til 200 W/m2 og derunder, og det giver mulighed for kapacitetsfaktorer på 40% og derover på selv kun middelgode indlandsplaceringer. Nogle steder ser man endda på møller, som kan på kapacitetsfaktorer over 50% på en typisk dansk landplacering.

Af andre elementer man i høj grad overser, er buffereffekten af f.eks. de frysehuse vi diskutterede lidt højere oppe, som jo ganske vist i sig selv er forholdsvis beskeden, men kun et eksempel ud af mange energiintensive industrier, som vi endnu ikke kender omfanget af.

Jeg tror så til gengæld ikke så meget på forbrugsstyring, som du gør. Min hovedtese er, at et elsystem baseret på vedvarende energi skal kunne betjene et konventionelt forbrugsmønster.

Med implementeringen af elbiler, følger altså endnu en betydelig bufferkapacitet, som med nuværende teknologistadie vil kunne flytte energi i op til 3 dage, og lur mig om ikke det stadie vokser til en del mere, inden implementeringen for alvor kommer i gang.

Den tror jeg så heller ikke så meget på - men det kan godt være, at jeg er alt for konservativ og "gammeldags" i min vurdering.

Trods vore høje målsætninger, har vi altså et afgiftsystem, som på alle måder modarbejder udviklingen på dette område. DETTE KAN IKKE FREMHÆVES NOK !

Nemlig. Varmepumpehistorien er jo til at tude over.

Med det in mind, synes jeg vi endnu engang skal kigge lidt mod nord, og iagttage dette gigantiske og meget kosteffektive energilager.

Ja, der er intet energilager, som man må bygge til formålet, der kan matche økonomien i det lager, som består i bare at lade være med at bruge vandkraft og gemme den til de tider, hvor der er for lidt vindkraft.

Problemet er bare, at de danske politikeres og meningsdanneres horisont ikke rækker til dette, og at salget af overskudsel til lave priser bruges som argument for at bremse udbygningen med vedvarende energi. Dette problem er selvsagt ikke-teknisk, men det er reelt nok endda, og det kan ses som et eksempel på, at man kan blive nødt til at løse et ikke-teknisk problem med en teknisk løsning, i dette tilfælde indenlands energilagring.

Man kan her sige, at de da så for pokker må se at forstå det. Men varmepumpesagen viser jo med al tydelighed, hvor svært det kan være.

  • 6
  • 0

Så det er måske relevant at se på HVOR i verden, de store behov for energilagring vil opstå, og ikke mindst, hvor det først opstår, og måske allerede er påtrængende?

Det er måske bedre at anlægge et pilotprojekt sådan et sted, frem for i Danmark.

Rent teknisk kan det selvfølgelig demonstreres ligeså godt i Danmark, som alle andre steder, når bare der er elforsyning og forbrug at koble sig på.

Men man får vel en bedre demonstration, og nok også et bedre (politisk og folkeligt) opbakning og feedback ud af at anlægge det et sted, hvor det går direkte ind og dækker en del af et specifikt behov, eller åbner op for en VE-udbygning, som pt er blokeret af mangel på lagerkapacitet.

Ja, som jeg vist har nævnt en del gange efterhånden, er der ikke noget teknisk behov for lagring i Danmark. Vores system balanceres på glimrende vis af Energinet.dk. Men der er et politisk behov.

Der er dog lande, hvor behovet er meget større, og jeg ser også på muligheden for at etablere et pilotprojekt i Californien, hvor man har et statsligt påbud om at etablere ganske betydelig energilagring inden 2020.

Når det er sagt, så kunne det nu en gang være morsomt, hvis vi i Danmark kunne blive "first mover" og dermed få en førerposition. Hvis vi på lagring kunne få bare en del af den succes, vi fik på vindkraft, kunne det blive ganske væsentligt.

En virksomhed som BWSC viser i disse år, hvor meget god forretning og god beskæftigelse, der kan komme ud af at få sig positioneret godt og levere gode projekter baseret på kompetence, som andre ikke kan matche. Det er jo på sin vis naturstridigt, at man uden produktion af selve kraftmaskinerne kan blive førende på turnkey kraftværker - men her tæller knowhow og erfaring. En parallel til BWSC på feltet energilagring ville kun være til fordel for vores lille land.

  • 5
  • 0

Hej Henrik Du har skrevet følgende: ”kunne erstatte varmepumpen med simpel resistiv opvarmning, eksempelvis med varmelegemer i selve lageret. Her får man ”kun” en effektfaktor på 100%, men til gengæld bliver systemet enklere og billigere” Jeg forsøger hermed at omsætte mine førnævnte ideer ”600 grader dampturbine varmelager med el/damp varmeveksler” til gasturbine og 800grader. Lagermedie er sand og opvarmes resistiv i af et præfabrikeret modul varmelager som støbes som kasse med sider uden top i materialer, som kan holde til temperaturer over 800grader. Sandet blandes op med et ledende pulver af for eksempel grafit, således at sandet har en kontrolleret modstand på for eksempel 1000ohmmeter og fyldes i modul kassen. Ender på modulkassen har trådnet med indkapsling i ”ledende beton” (Bentonite?), som påtrykkes en passende el-spænding og strøm. Vindmøllestrømmen opvarmer derved direkte sandet i modulet til 800grader. Men for at omsætte varmen til luft/gas er det nødvendigt at have gaskanaler i sandet eller at ”flytte det opvarmede sand” til en gasvarmeveksler. Et projekt i Sahara har udnyttet at flytte sandet og dermed energien fra et sted til et andet. Det sker ved hjælp af en ”sandstøvsuger”, men her skal den kunne holde til 800grader! Så hvis det kan lade sig gøre at recirkulere sandet, bliver det et mere simpelt system, hvor høje spændinger og gasvarmeveksler er adskilt. Ovennævnte er en ”vild ide” men forhåbentlig realiserbar.

  • 0
  • 0

Søren Lund

Danmark har masser af fjernvarme og nogle få fjernvarme net som det måske kan betale sig at bevare på lidt længere sigt, og der er der jo også centrale kraftværker tilrådighed som kunne ombygges til Stiesdal anlæg.

Hvis man istedet vil bygge mindre anlæg til forsøg, så kunne man tage fjernvarme booster anlæggene og bygge om til Stiesdal anlæg.

Hvis forudsætningen om at få god økonomi i Stiesdal anlæg viser sig at være at der sælges køling og procesvarme, så må der også kunne findes nogle lokaliteter, hvor disse specifikke muligheder er nærtliggende. Det kunne fx være ved etablering af datacentre og eller store køleanlæg.

Jeg syntes bestemt at der skal investeres i en fuldskala implementering i Danmark.

Iøvrigt forekommer det mig logisk at Stiesdal anlæggene kunne udvides med almindelig varmelagring, så deres regulerkraft kunne yderligere optimeres.

Første problem er at politisk er det blevet bestemt at de centrale kraftværker og naturgasnettet har en vold af lovgivning, der sikrer dem imod at blive konkurrenceudsat.

Andet problem er at Stiesdal anlæg ifølge opfinderen er lige i overkanten dyre allerede her i deres designfase - og specielt hvis energipriserne for solceller og vindenergi fortsætter deres nuværende udvikling. Over provisionering, højere kapacitetsfaktor, HVDC grid, husstandsbatterier og simpel lagring af varme samt selvfølgelig Synfuel. er oplagte alternativer.

  • 0
  • 0

Ja, det at bruge overskudsvarmen til procesformål er klart en mulighed. Man kunne ligefrem tænke sig, at virksomheder, som har brug for meget procesvarme, kunne etablere regenerering af elektricitet som en slags side-forretning.

Overhedet damp er fremtidens 'tørreribærer'. http://nhsoft.dk/work/FG26/Okt/GL2014Paper...

Teknologisk Institut regner med at 10 % af det samlede Europæiske energiforbrug medgår til tørreriptocesser hvor der koges vand bort fra et materiale (flis, mælk, kartoffelmel osv) som el-drevne vanddampkompressorer med fordel kunne overtage, og enorme mængder naturgas og kul kan spares når virksomhederne har en betydelig gevinst..

Princip.: Vanddamp ved 100 c', 1 Bar udtages af tørrerikabinen og øges i tryk i en vanddampkompressor. Vanddampen kondenserer ved et høj tryk og afgiver kondensateffekten ved en høj temperatur. Denne energi overheder nu vanddampen ved 1 bar i tørrerikabinen og materialet i tørreriet tørres nu.

Så i princippet overgår en given industri f.eks. Spånpladefabrikken Novopan, KMC i Brande til vanddampkompression og bruger denne driftsform når der er overskud af el i nettet.

Der virker nu et kraftværkssystem med de varme sten ved fabrikken og det termiske lager lades når der er overskud af strøm i nettet.

Når der ikke er el i nettet eller underskud af el i nettet startes kraftværket som drives af energien i de varme sten og nu overgår produktionen f.eks. ved NOvopan til at omsætte spildenergi til tørreriprocessen som el-produktionen nu afsætte, som princippet med den overhede damp umiddelbart muliggør.

  • 1
  • 0

@Henrik Stiesdal:

Jeg tror så til gengæld ikke så meget på forbrugsstyring, som du gør. Min hovedtese er, at et elsystem baseret på vedvarende energi skal kunne betjene et konventionelt forbrugsmønster.

Jeg tror nu heller ikke meget på forbrugsstyring. Det jeg tror på, er at markedet selv kan tilpasse meget mere end tilfældet er, hvis blot både producenter og forbrugere har incitament til at følge et prissignal.

(Men det er måske det samme vi taler om?)

Der er jo ikke megen grund til at have et elmarked, med den kompleksitet det indebærer, hvis størstedelen af markedet, på forbrugersiden, skal tynges så meget af ufleksible afgifter, at de ikke fornemmer en forskel på udbud og efterspørgsel.

At tilstræbe at elsystemet skal kunne betjene et konventionelt forbrugsmønster, kan jo synes oplagt, da det så at sige lige er til at plugge ind i det forbrugsmønster som tidligere tiders elsystem har skabt, uden at forstyrre forbrugerne. ;-)

Men som eksemplet med frysehusene viser, så er der jo en del forbrugere, som intet har imod at blive "forstyrret", fordi svingende elpriser for dem = billigere energi, fordi de i vid udstrækning kan nøjes med at bruge strømmen fra den lave ende af prisspændet.

Disse energiintensive industrier viser jo at det virker, fordi de deres strøm ikke er afgiftbelagt som almindeligt forbrug, men som en råvare, og de forvalter således disse prisudsving på samme måde som alle andre industrier forvalter svingende råvarepriser, dvs med stor omhu.

For de industrier, giver selv relativt små udsving mulighed med ganske anseelige kostreduktioner, så de er jo slet ikke interesserede i "hjælp" fra et energilager, som jo kun vil konkurrere om at byde den lave ende af prisspændet op.

Som samfund kan man jo overveje om man hellere vil have et energilager, til at begrænse prisspændet til dets marginalpris, eller en industri til det, som samtidig kaster arbejdspladser og eksportindtægter af sig. Ønsker man det sidste, skal man jo lade disse industrier komme til først, i stedet for at subsidiere et konkurrerende energilager ind på markedet.

I Norge og Sverige, som har haft stor penetration af VE, og deraf stærkt varierende elpriser, i mange årtier, er der opstået masser af industri på basis af svingende priser.

De har jo masser af lager til at regulere og udligne korte prisudsving, indenfor eget marked, så karakteren er generelt mere i retning af at producere i de måneder-år, hvor våde år holder prisen lav, og lukke produktionen ned, når tørre år priser prisen op.

I mange tilfælde køber disse industrier strøm på kontrakt til meget lav pris, til gengæld for at producenten kan lukke for strømmen til dem, når der er knaphed - altså vaskeægte forbrugsstyring.

Vi har jo noget lignende, idet Energinet kan lukke de nyere vindmøller, når udbuddet bliver for stort. Jeg ved ikke i hvilken udstrækning de har adgang til det modsatte, dvs at lukke visse forbrugere ned, i tilfælde af knaphed.

Det jeg taler om er dog udelukkende frivillig regulering, motiveret af markedsprisen, sådan som frysehusene er eksempel på. Altså energilagring, der kommer frivilligt og uden subsidier, som følge af lave varierende elpriser.

Foreløbig ligger potentialet kun i de energiintensive industrier. For alle andre, herunder private elbiler, er virkningen jo nærmest udelukket, grundet vores tåbelige afgiftsystem.

  • 3
  • 0

Den tror jeg så heller ikke så meget på - men det kan godt være, at jeg er alt for konservativ og "gammeldags" i min vurdering.

Det kan også være sundt nok. Vi kan ikke hver især forudse al teknologisk udvikling, så noget må man jo overlade til "tror det når jeg ser det". ;-)

Selv er jeg jo beskæftiget med at udvikle e-pto til elektrificering af bl.a. skraldebiler, så jeg kan jo ikke tillade mig at være for konservativ, hvis vi vil undgå at blive overhalet indenom af batteri-udviklingen. ;-)

  • 1
  • 0

@Henrik Stiesdal:

Ja, som jeg vist har nævnt en del gange efterhånden, er der ikke noget teknisk behov for lagring i Danmark. Vores system balanceres på glimrende vis af Energinet.dk. Men der er et politisk behov.

Der er dog lande, hvor behovet er meget større, og jeg ser også på muligheden for at etablere et pilotprojekt i Californien, hvor man har et statsligt påbud om at etablere ganske betydelig energilagring inden 2020.

Når det er sagt, så kunne det nu en gang være morsomt, hvis vi i Danmark kunne blive "first mover" og dermed få en førerposition. Hvis vi på lagring kunne få bare en del af den succes, vi fik på vindkraft, kunne det blive ganske væsentligt.

Henrik - jeg anser dit koncept som aldeles håbefuldt. Man behøver alene at se på din rationelle tilgang til omkostninger og dybe tekniske basis, for at tro på at du er på rette vej til et stærkt konkurrencedygtigt energilager, som kan anlægges uafhængigt af geografien.

Selvfølgelig håber jeg da på at det en dag kommer dansk industri og arbejdspladser tilgode, men det jeg først og fremmest ønsker, er at de første projekter får den bedst mulige modtagelse.

Faktisk tror jeg heller ikke det ene udelukker det andet, hvis det første projekt anlægges if.eks. Californien. De første danske vindmøller blev ganske vist rejst i Danmark, under langt mere pioner-gunstige vilkår end vi har i dag, men det var faktisk de første halvstore vindmølleparker i USA, der for alvor satte gang i vores egentlige vindmølleindustri.

Og spørgsmålet er jo hvor morsomt det bliver, hvis kritikerne får alt for let ved at pille økonomien fra hinanden, fordi der mangler et teknisk behov til at drive en reel efterspørgsel.

Har vi før hørt floskler som "feelgood som koster de hårdtprøvede skatteydere - bla, bla - og udbyttet er i realiteten lig nul" ... osv ?

Bortset fra enkelte fjernvarmeprojekter, har de heldigvis meget sjældent ret, hvad det danske energisystem angår, men hvis man begynder at proppe teknik ind for at dække politiske behov frem for tekniske, så får kritikerne jo næsten for let spil.

Det værste er at kritikken, især hvis den kan begrundes, lynhurtigt breder sig herfra og ud i verden, også til de steder hvor der rent faktisk er et teknisk behov.

Et af de mest brugte argumenter mod vindkraft, blandt alverdens Lomborg- og Tony Abbott-typer, er den høje danske elforbrugerpris. Her til lands ved vi jo alle at den skyldes en helt ublu elafgift, som finansierer alt andet end elforsyning. Men hvad hjælper det når udenlandske politikere og meningsdannere ikke har den detaljerede indsigt til at forstå det?

Ude i den store verden har det været alt for let at udbrede rationalet: Danmark har mange vindmøller + Danmark har høje elregninger = Vindmøller er hundedyre.

Hvor meget længere mon verden kunne være nået med vindkraftudbygningen, hvis ikke de havde haft dette falske men tungtvejende argument til at holde myten om de hundedyre vindmøller i live?

Mon elafgifterne overhovedet kan opveje hvad dette har kostet for den danske vindindustri, for ikke at tale om verdens klimaomkostninger?

Nå! ;-) ... men det jeg ville sige, er bare at jeg synes dit koncept fortjener en langt bedre modtagelse end det risikerer at få, her i Danmark, hvis det subsidieres ind i et marked, hvor der ikke er et reelt behov.

  • 3
  • 0

Selvfølgelig håber jeg da på at det en dag kommer dansk industri og arbejdspladser tilgode, men det jeg først og fremmest ønsker, er at de første projekter får den bedst mulige modtagelse.

Vil lige tilføje at store stensenge og lign. jo aldrig bliver en dansk eksportvare. De skal til enhver tid anlægges af lokale entreprenører, allerhøjest med lidt konsulentbistand fra danske ingeniører.

Øvrige komponenter som turbiner, kompressorer, motorer og generatorer, er allerede så kendt teknologi at det formentlig bliver store tyske, japanske og amerikanske producenter, der kommer til at lave det.

De vil jo sukke efter sådanne produkter, når vind og sol for alvor begynder at gøre indhuk i markedet for termiske elværker, så fabrikskapaciteten står allerede klar ... blot ikke i Danmark.

Specialkomponenter, som ikke i forvejen er udbredt i andre systemer, kunne meget vel udvikles og produceres i Danmark, selvom de første projekter opføres i udlandet.

  • 2
  • 0

Der kommer 40 c' varmt vand ud af datacentret! Om det køles på taget i en frikøler eller via varmepumper som forsyner Vibrog det er computerne ligeglad med.

Niels - en varm sommerdag hvor udeluften over taget er 35 gr C - hvor langt kan du så køle ned med en frikøler?

Og er du sikker på, at det er tilstrækkelig lavt til Apples serverpark? Mange af maskinerne kan ikke nøjes med luftkøling; men kræver direkte væskekøling til langt lavere temperatur end man kan garantere alene med frikølere

  • 0
  • 0

Niels - en varm sommerdag hvor udeluften over taget er 35 gr C - hvor langt kan du så køle ned med en frikøler?

Og er du sikker på, at det er tilstrækkelig lavt til Apples serverpark? Mange af maskinerne kan ikke nøjes med luftkøling; men kræver direkte væskekøling til langt lavere temperatur end man kan garantere alene med frikølere

Det ved jeg ikke. Men jeg ved at det er det koncept Appel de bruger i USA hvor der i Syd-staterne kan være varmere.

Alle computere kræver vand. Det cirkuleres så uden for bygningen og energien bortventileres til luften via frikølere.

  • 0
  • 2

Hej Henrik Jeg vil godt udfordre dit 800grader luft stenlager i enkel opbygning, altså KISS princippet. Det gælder altså om at der er få komponenter som muligt og med serviceinterval på flere år. Her vil jeg prøve at konstruere et modulopbygget sand varmelager. Og går ud fra at sandet med tilsætning et ledende stof (grafit?) har en elektrisk ledningsmodstand på 1000 ohmmeter og dermed en mindre termisk modstand end tørt sand (AMEC artikel ”Graphite as an additive to Bentonite”). Sandet fyldes i et præfabrikeret modul varmelager, som støbes som kasse med sider uden top i materialer, der kan holde til temperaturer over 800grader. Ender på modulkassen har trådnet med indkapsling i ”Bentonite beton”, som påtrykkes en passende el-spænding og strøm. Fidusen er her, at temperaturen kan overvåges og reguleres af strømmen gennem sandet ved måling med sensorer. Fordelen ved sandlager frem for stenlager, er en hurtigt opladning-tidskonstant, da vindmøllestrømmen direkte påtrykkes varmelager og sandet virker som varmelegeme. Det betyder enkel konstuktion med færre dele. 800grader sand varmelager afladning med luft kan være vanskeligere end i et stenlager, hvor der er mellemrum til luft mellem stenene. Et præfabrikeret modul sand varmelager, som støbes som kasse med sider uden top i materialer kan optimeres, således at sand/luftvarmeveksler er mest mulig effektiv og med hurtig afladning-tidskonstant. Beregninger viser, at der skal bruges trådnet i sandet med lille mellemrum (mindre end 10cm), hvis afladningstid skal være i timer. Disse trådnet kan påsvejses ”rør med kølefinner til luft” i hver side og kan indstøbes i modulsider. Herved opnås ”afladnings luftkanaler ” mellem top/bund sider i modulet. Hvert trådnetrør skal selvfølgelig være elektrisk isoleret, så det ikke påvirker elektriske felter eller dannes ”hot spots”, hvis op/afladning sker samtidig. 800grader temperatur kræver robuste løsninger ved modulopbygning af varmelager. Her tænkes især på strømtilførsel af de enkelte moduler. En måde kunne være at det isolerede gulv indeholder elektriske kontakter til strømforsyning og sensorer samt luftkanaler til hvert modul. Moduler kunne stables i op til 2/3 lag og stå side om side med mulighed for isolerende vægge imellem. Der kunne støbes modultoppe, som havde luftkanaler fra moduler. Ovennævnte modulopbygget sand varmelager vil selvfølgelig indeholde flere metaldele end et stenlager. Men der er bedre mulighed for at optimere og skalere varmelageret. Og jo højre temperatur der er i lagermediet, desto større energitæthed pr. m3. Ved 800grader er energitætheden pr. m3 i sand varmelager dobbelt så høj som vand ved 100grader!

  • 0
  • 0

Søren:

Måske bliver energi-lageret ikke en stor eksportvare for Danmark, men hvis en fornuftig løsning findes vil det gavne bl.a. vindmøller og dermed indirekte Danmark.

  • 3
  • 0

Det jeg taler om er dog udelukkende frivillig regulering, motiveret af markedsprisen, sådan som frysehusene er eksempel på. Altså energilagring, der kommer frivilligt og uden subsidier, som følge af lave varierende elpriser.

Foreløbig ligger potentialet kun i de energiintensive industrier. For alle andre, herunder private elbiler, er virkningen jo nærmest udelukket, grundet vores tåbelige afgiftsystem.

Hej Søren

Ja, man kan sagtens tænke sig, at der er betydelige mængder "virtuel lagring" i forbrugsstyring, men som du så rigtigt skriver, er systemet jo sin egen værste fjende på dette område.

Det fuldstændig oplagte og helt simple arrangement til forbrugsstyring, som virkelig kunne trække noget energi, ville være varmepumper til fjernvarmeformål suppleret med lagertanke. Intet er simplere og mere gennemskueligt, og vi taler muligt forbrug af al den strøm, som vi laver i overskud, selv med en meget større penetration med vindkraft. Men succesraten på at få ændret afgiftsystemet har jo været ret beskeden, desværre.

Andre forbrugsstyringssystemer kræver nok større ændringer og investeringer, hvis det virkelig skal batte noget på energien. Der er dog mange oplagte muligheder, som du også er inde på.

Rent politisk tror jeg dog fortsat, at det kunne have stor psykologisk betydning, hvis man kunne demonstrere levedygtig energilagring, hvor man gemmer strøm i vindrige perioder for at genbruge den i vindfattige perioder. Det ville én gang for alle ramme en pæl gennem det til kvalme gentagne argument om, at det jo ikke blæser hele tiden.

Mvh. Henrik

  • 6
  • 0

Ude i den store verden har det været alt for let at udbrede rationalet: Danmark har mange vindmøller + Danmark har høje elregninger = Vindmøller er hundedyre.

Hvor meget længere mon verden kunne være nået med vindkraftudbygningen, hvis ikke de havde haft dette falske men tungtvejende argument til at holde myten om de hundedyre vindmøller i live?

Hej Søren

Jeg ved nu ikke, hvor stor den reelle betydning af denne argumentation har været. Der, hvor Bjørn Lomborg har gjort sig de største anstrengelser for at tale vindkraften væk, har været i USA, hvor han har stillet op i kongreshøringer og forklaret, hvor forkert vi har gjort det i Danmark - og realiteten er, at vindkraft og sol buldrer frem i USA.

Et enkelt eksempel, mest til underholdning: Et af Bjørn Lomborgs udsagn ved en kongreshøring i marts 2007 var, at vi nu måtte pille alle vindmøllerne ned i Danmark, fordi de ikke var effektive nok: "The problem is now we actually have to take all of them down because we have much better technology that actually allows us to put up new windmills that are much more efficient.". Som så ofte før var sandheden en anden.

I perioden 15.12.04 - 15.12.11 var der ganske vist var en skrotningsordning i Danmark, hvor man ved at nedtage en ældre vindmølle kunne opnå et tillæg på energiprisen for en ny vindmølle. Men ordningen angik kun ældre og små møller, op til 450 kW, og der var et loft på den samlede effekt af de skrottede vindmøller på 175 MW. Og det formelle formål med ordningen var at opnå en UDBYGNING med vindkraft, samtidig med at ældre og uheldigt placerede vindmøller skulle nedtages.

Der blev nedtaget en del ældre vindmøller som følge af skrotningsordningen, men de vindmøller, som er opstillet før marts 2007 (tidspunktet for "now we actually have to take all of them down") udgør stadig 74% af landets samlede bestand af vindmøller. Og de vindmøller, som rent faktisk er nedtaget i perioden fra de første kom på nettet sidst i 1970'erne og indtil i dag, har i middel haft en driftstid på godt 17 år, da de blev nedtaget, dvs. ganske tæt på den oprindeligt forventede levetid på 20 år.

Det er klart, at man må se med bekymring på enhver form for overlagt misinformation om vedvarende energi. Men heldigvis har kendsgerningerne tendens til at vinde i det lange løb.

Jeg så lige forleden, at af USA's samlede investeringer i energiproduktion i oktober i år gik 100% til vedvarende energi.

Mvh. Henrik

  • 5
  • 1

Vil lige tilføje at store stensenge og lign. jo aldrig bliver en dansk eksportvare. De skal til enhver tid anlægges af lokale entreprenører, allerhøjest med lidt konsulentbistand fra danske ingeniører.

Øvrige komponenter som turbiner, kompressorer, motorer og generatorer, er allerede så kendt teknologi at det formentlig bliver store tyske, japanske og amerikanske producenter, der kommer til at lave det.

De vil jo sukke efter sådanne produkter, når vind og sol for alvor begynder at gøre indhuk i markedet for termiske elværker, så fabrikskapaciteten står allerede klar ... blot ikke i Danmark.

Specialkomponenter, som ikke i forvejen er udbredt i andre systemer, kunne meget vel udvikles og produceres i Danmark, selvom de første projekter opføres i udlandet.

Det er alt sammen korrekt - men det gælder også for vindmøllerne. Heller ikke der har vi jo en produktion af gear eller generatorer eller store støbte komponenter eller smedede aksler eller hovedlejer i Danmark. Vores produktion begrænser sig stort set til vinger, dvs. præcis den type specialkomponent, du omtaler. Det samme gælder for mit eksempel med BWSC - også her kommer drivmaskiner og generatorer fra udlandet. Men alligevel er det lykkedes os at få en stor industri op at stå indenlands, baseret på kompetencerne.

Jeg gør mig naturligvis ingen forestilling om, at vi kan gentage vindmølleeventyret på lagring, det er proportionerne i sagen ikke til. Men hvem siger, at vi ikke skulle kunne få nogle industrielle fordele af at være "first mover"?

  • 3
  • 0

På med vanten, og hold os opdateret. :)

Jeg går ud fra første skridt ud over selve planlægningen er et forsøgsanlæg. Har du et overslag på hvor meget der skal investeres til et sådan?

Jeg vil i øvrigt tilføje at selvom det virker oplagt at udbygge forbindelserne til Norge og i Norge, så regnede Energistyrelsen i deres scenarieanalyse med en vis grad af indenlandsk lager-/endnu-ikke-afbrændt-brændstof-kapacitet, f.eks. fra s. 5-6

Vindscenariet designes til et bioenergiforbrug, der nogenlunde svarer til, hvad Danmark selv kan levere, dvs. ca. 250 PJ. Det betyder ikke, at bioenergien nødvendigvis er dansk – men at den kan leveres fra Danmark. Det kræver en massiv elektrificering i transport, industri og fjernvarme og en kraftig udbygning med havmøller. For at holde bioenergiforbruget nede anvendes brint til opgradering af biomasse og biogas, så den rækker længere.

Brintscenariet designes til et meget lille bioenergiforbrug (under 200 PJ). Det indebærer betydelig anvendelse af brint og en del mere vindkraft end i vindscenariet.

http://www.ens.dk/politik/dansk-klima-ener...

Nu er det jo ikke udtryk for en endelig sandhed, men jeg tænker dog at det viser at man fra officielt hold overvejer emnet.

  • 0
  • 0

I ”Produktions-Danmark” kan vindmøllebranchen skabe mange arbejdspladser, hvis der satses på brint-lagring og levering af brint til blandt andet biler. Toyota og andre bilfabrikanter sælger brintbiler allerede i 2016. Og brint kan også drive gasturbiner i el-kraftværker, hvis nødvendigt.

Efter at have prøvet at arbejde med høj temperatur energilagring som sten/sandlager op til 1000grader, tror jeg ikke at disse former for lager kan bruges i nærmeste fremtid, da de høje temperaturer kræver særlige materialer og dermed ikke kan håndteres af mennesker eller fjernstyrede robotter. Og det vil være svært at overbevise folk om at høj-temperaturlagre skulle være nødvendige.

I forvejen er der mange firmaer i ”Produktions-Danmark”, som arbejder med brint teknologien. Og brintbiler kræver infrastruktur som ”Brint-servicestationer”. Så her er der virkelig lavthængende frugter at høste.

Der kunne udvikles en ”Brint-container”, som indeholdt komplet udstyr som el forsyning til elektrolyse, lagring af brint under tryk, samt servicestation til brint påfyldning af biler. Brint skal selvfølgelig kun produceres, når elprisen er lav.

Hermed decentraliseres energilagring og spildvarme kan måske bruges til fjernvarme! Og brint kan bruges i brændselsceller til elektricitet, som med invertere kan omformes til for eksempel 230VAC, 50Hz. Og vindmøllebranchen kunne fortsætte med at markedsføre sig bæredygtigt med slogan som ”Vindmøller laver brint til min bil”?

Der kunne være krav til energiselskaber om at opføre brintlagre til at drive gasturbiner i kraftværker i et vist tidsrum, når vinden ikke blæser eller til nødgeneratorer? Det ville give politikere argumenter til investering i udvikling af brintlagre.

  • 0
  • 2

@Niels Er du virkelig sikker på det ? Så må det jo ikke være computere der står nede i serverrummet, og som er luftkølede ! Flere og flere apparater f.eks. på hospitaler er luft - og ikke væske - kølede. Hvilket faktisk kan være problematisk for indeklimaet i nogen tilfælde.

@Jakob

Selv alm. hjemmecomputere kan man selv bygge om til at være vandkølet se http://www.afterdawn.dk/nyheder/nyhed.cfm/...

Det er simplethen kun et spørgsmål om hvordan man laver computeren.

Appel kan da selvfølgelig også lave en ren luftløsning. Men 'koncentrationen' af computere er meget stor i rummet og dermed er varmeafgivelsen stor, så i givet fald skal man vælge en løsning med luftkanaler til hver computerskab hvor der virkelig kan komme 'noget luft forbi'.

  • 0
  • 2

http://www.renewableenergyworld.com/articl...

De har fundet et materiale, der kan gemme varme ved 1200 grader. Måske kunne sådan et materiale på trods af større omkostninger være interessant ved at øge effektivitet og kapacitet, men det hænger jo lidt på om det er selve lageret der er dyrest eller om det er kompressor og turbine som er dyrest. Under alle omstændigheder er mere kompakte lagre interessante, da de selvfølgelig koster mindre plads og mindre isolering. Hvis der fx skal udnyttes plads på en eksisterende kraftværksgrund, hvor man ønsker at konvertere et termisk kraftværk med fjernvarme til et ellager, så er der tit tale om jord i bynære områder, der har en betydelig værdi.

Derudover er der mange steder i verden behov for meget dybe fundamenter for højhuse og der kunne mindre anlæg til forsyning med en form for nærvarme være relevant. Ditto vil kompakte anlæg også være interessante for virksomheder med højt energiforbrug, hvor det er muligt at bruge varmen til industrielle processer og/eller sælge varme til fjernvarme.

Jeg så at du havde begrænset varmen pga. omkostningerne til kompressor og turbine, men som skrevet, så kunne ligningen være afhængig af karakteristika ved lokaliteten og de behov et lager kunne tilfredsstille.

  • 1
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten