Vannkraft, vind- og solenergi – bærekraftige energikilder er det mange av. Utfordringen ligger i å gjøre energien tilgjengelig på rett sted til riktig tid. Energilagre er nøkkelen til det grønne skiftet, derfor jobber selskaper, gründere og forskningsinstitutter intensivt med å utvikle nye løsninger.
Med den stadig voksende andelen fornybar energi i energiforsyningen, vokser behovet for intelligente lagringssystemer som kan sikre forsyning og langsiktig stabilitet i strømnettet. Bruksområdene spenner fra mindre batterilagringsenheter til store strømlagre som kan utligne vær- og sesongavhengige svingninger i nettet. I det offentlige ordskiftet er den beste lagringsteknologien ofte etterspurt, det kan likevel være nødvendig med ulike løsninger for å møte ulike behov. Kriterier som reaksjonstid, lagringsvolum, levetid, sikkerhet, kostnadseffektivitet og virkningsgrad er her utslagsgivende. En rekke lagringsteknologier er allerede i bruk, andre befinner seg fortsatt i utprøvingsfasen.
Aktuelle lagringsteknologier
For tiden opplever batterilagre en kraftig vekst grunnet den utstrakte bruken av solcellepaneler i private hjem. Utviklingen av stadig mer effektive litiumion-batterier muliggjør også en mer omfattende bruk av solcellepaneler i bedrifter. Ettersom totalkostnaden for denne batteritypen dog er høy og lagringskapasiteten begrenset, blir bruken av batteriet i større strømsystem ofte for dyrt. Likevel er de første store batterilagrene med høy ytelsesevne i drift – eksempelvis i Allgäu hvor de stabiliserer nettet ved turisttilstrømninger i skisesongen.
De anerkjente og relativt rimelige pumpekraftverkene er en av de mest brukte lagringsteknologiene. Her brukes overskuddsstrøm til å transportere vann til et mer høytliggende magasin. Hvis det i perioder med høy strømbelastning er bruk for mer strøm enn det nettet leverer, flyter vannet tilbake og produserer strøm i kraftverket – slik forblir nettet stabilt og samtidig fleksibelt. Grunnet behovet for stadig nye lokasjoner og det ekstreme inngrepet i naturen, er utbygging mulig bare i begrenset omfang.
I energilagre innen «Power-to-gas» brukes strøm til å spalte vann til hydrogen og oksygen. Deretter gjøres hydrogenet om til metan. Hydrogen er et attraktivt lagringsmedium med mange bruksområder, for eksempel i transportsektoren. Gassen kan lagres i underjordiske saltlagre, transporteres i gassledninger og forvandles til strøm igjen ved behov. Denne teknologien egner seg godt for langsiktig lagring av store mengder energi. Til tross for det enorme lagringspotensialet, er metoden imidlertid ikke økonomisk bærekraftig fordi det kreves store investeringer samtidig som kapasitetsutnyttelsen er lav, i tillegg til at den har lav virkningsgrad.
I tider der innmatingen av fornybar energi er høy, brukes overskuddsstrømmen i «Power-to-heat»-anlegg til å generere varme fra elektrisk energi. En positiv bieffekt her er reduksjonen i CO2-utslipp ettersom det ved denne formen for energilagring stort sett ikke blir tatt i bruk fossilt brensel. Denne teknologien er også rimelig og derfor et økonomisk attraktivt alternativ i dagens marked.
Bilaterale pilotprosjekter
Med lagringsanlegget Batwind jobber Statoil for tiden med et pilotprosjekt som skal gjøre havvindkraft tilgjengelig også når det er vindstille, noe som muligens vil revolusjonere bransjen. Ved utgangen av 2018 skal et batterisystem på 1 MW være installert i tilknytning til Statoils flytende havvindpark Hywind utenfor Skottland. «Med Batwind har man muligheten til å øke effektiviteten til Hywind ettersom betydningen av vindstille perioder svekkes. Vind blir dermed en betydelig mer pålitelig energikilde året rundt», sier Sebastian Bringsværd, Head of Hywind Development i Statoil. Batteriet leveres av markedsledende Younicos fra Tyskland. Selskapet tilbyr en intelligent programvare for styring av batterilagre som tar hensyn til både værdata og strømpriser: Batteriet vet automatisk når strømmen skal lagres og når den skal mates ut i strømnettet.
I tillegg til landbaserte batteriløsninger skal man også utforske potensialet for offshore-batterilagre i turbiner i fremtidige vindparker. Dermed kan markedet for vindenergi bygges ut og den økende etterspørselen etter fornybar energi etterkommes.
Et annet interessant prosjekt er energilageret utviklet av EnergyNest. Den norske cleantech-startupen har utviklet et prisbelønnet system for rimelig lagring av store mengder termisk energi. «Norge er ikke det primære markedet for teknologien. Vi har lite sol og mye regulerbar vannkraft. Men vi ser stort potensial i andre verdensdeler, og for eksempel i Tyskland og Danmark som i stadig større grad baserer energiforsyningen på vindkraft», forklarer Pål G. Bergan, Chief Technology Officer.
Testfasen til lagringsenheten, som har fått navnet TES, har funnet sted siden 2015 og er en del av det klimanøytrale prosjektet til Masdar City i Abu Dhabi. Innovasjonskraften til «monsterbatteriet» ligger i dets modulære oppbygging og materiale. Akkurat som en legokloss kan lageret utvides med en kapasitet på 2 MW per enhet og tilpasses spesielle bruksområder eller energisystemer. Det betonglignende materialet «Heatcrete» er utviklet i samarbeid med det tyske firmaet HeidelbergCement og utvides ved varme. I karbonstålrør på innsiden flyter termo-olje som har blitt varmet opp av sol- eller vindkraft. Den lagrede varmen kan brukes som prosessvarme, til egen strømproduksjon eller til å stabilisere strømnett.
Et blikk fremover
Til tross for mange eksisterende teknologier og pilotprosjekter mangler mange energilagringsløsninger teknisk modenhet og en profitabel forretningsmodell. Med etableringen av «Förderinitiative Energiespeicher» (Tilskuddsordning for energilagre) i 2011, var den tyske regjeringen tidlig ute med å anerkjenne utviklingsbehovet på området og intensivere forskningen på nye lagringsteknologier som et viktig ledd i utviklingen av Energiewende. Gjennom tilskudd til 259 prosjekter på til sammen 184 millioner euro var målet å gjøre fremskritt innenfor et bredt spekter av lagringsløsninger.
Lagringsteknologier er bindeleddet mellom den fornybare energiens uforutsigbarhet og moderne strømnett, men utviklingen er fortsatt på fosterstadiet. De neste årene regner man med å se en enda sterkere økning i innovasjon, tydelig kostnadsreduksjon og fremvekst av nye konkurransedyktige forretningsmodeller.
Julia Pape, oversatt av Hilde Bjørk