Energilagring från vind och sol
Publicerad november 2019.
Förnybara energikällor som vind och sol är fantastiska – men producerar av naturliga skäl inte el konstant och kontinuerligt.
För att kunna utnyttja sol och vind på bästa sätt behövs någon form av energilagring, för att lagra överskott som kan användas när det är vindstilla eller mörkt ute. Hans-Olof Nilsson, som är teknikchef på Nilsson Energy berättar om några alternativ.
Batterier
Olika former av batterilösningar är vanliga för energilagring. De används ofta i det korta perspektivet, för att jämna ut energin under dygnet eller driva till exempel en villa under natten. Batterier är också bra för den som behöver ladda en elbil eller laddhybrid över natten.
– Som korttidslagring är batterier oslagbara, och att ha solceller utan någon form av batterilösning är rätt meningslöst. Men det är svårt att få ekonomi i större lösningar som ska hålla längre. Mängden batterier som behövs blir helt enkelt för stor, säger Hans-Olof Nilsson.
Batteriers livslängd bestäms i första hand av hur många laddningscykler (i de här sammanhangen går det vanligen en cykel per dygn) de klarar innan kapaciteten minskar för mycket. Blybatterier håller upp till cirka 1800 laddningscykler, medan litiumbatterier håller för ungefär 8 000 laddningscykler. Det senare skulle då motsvara över 20 års livslängd vid vanlig användning.
Vätgas
En gångbar lösning för att långtidslagra energi från vind och sol är vätgas. El producerat från vind- och solkraft används till elektrolys av vatten, som spjälkas till syrgas och vätgas. Vätgasen lagras i tankar under högt tryck. Under den mörka säsongen, eller långa perioder av stiltje, används vätgasen sen för att driva en bränslecell, som i sin tur åter producerar den el som behövs. Den enda biprodukten blir vatten.
– En trevlig bieffekt av att använda bränslecell är att vattnet som produceras håller en temperatur av 65 grader, vilket gör att det kan användas för värme och varmvatten. Om man dessutom samlar upp vattnet och återanvänder det för att göra ny vätgas går det åt väldigt små mängder dricksvatten, säger Hans-Olof Nilsson.
Vätgasen kan i rätt utformade tankar lagras i princip hur länge som helst. För att driva en normalstor hyfsat modern villa en hel vinter behövs omkring tre kubikmeter vätgas med 300 bars tryck. Tre kubikmeter är ungefär samma storlek som de oljetankar som tidigare funnits i många hus.
Ett svänghjul är precis vad det låter som – ett hjul som sätts i rörelse av överskottsenergi från vind eller sol.
Svänghjul
Ett svänghjul är precis vad det låter som – ett hjul som sätts i rörelse av överskottsenergi från vind eller sol. Hjulet kan sedan driva en generator för att åter få ut energin i form av el. För att minimera friktionen kan hjulet till exempel vara magnetiskt upphängt i vakuum. Tekniken finns i dag, och används på några ställen, men är inte speciellt vanlig.
– Det är en ganska avancerad teknik, och eftersom den är mekanisk är den känslig för påverkan. Jag skulle säga att det kan vara ett alternativ för korttidslagring om man har väldigt speciella skäl. På vissa ställen kan det till exempel vara så att batterier inte får användas av säkerhetsskäl, säger Hans-Olof Nilsson
Superkondensatorer
Ett alternativ till batterier är superkondensatorer. En kondensator kan, till skillnad från ett batteri, med hög strömstyrka laddas upp helt på bara några sekunder. Fördelen är att man kan få höga strömstyrkor tillbaka igen, men nackdelen är att den totala lagringskapaciteten jämfört med batterier än så länge är väldigt låg.
– De slits dock inte ut på samma sätt som batterier, och kan användas under betydligt fler laddningscykler. Men jag skulle säga att superkondensatorer inte är redo för att användas som energilagring i dagsläget, säger Hans-Olof Nilsson.
Supraledare
En supraledare är en elektrisk ledare helt utan motstånd, vilket i teorin innebär att energi skulle kunna lagras helt utan förlust. Nackdelen är att dagens supraledare kräver kraftig nedkylning med hjälp av flytande helium eller kväve.
– Det är mer en teoretisk än en praktisk lösning i dag. Men utvecklingen går framåt, och om man får fram material som är supraledande vid rumstemperatur kan det absolut vara en möjlighet, säger Hans-Olof Nilsson.
Pumpkraft
Den här lösningen för energilagring innebär att man med hjälp av överskottsenergin pumpar upp vatten på hög höjd, och när man behöver plocka ut energin igen i form av el tappas vatten av för att driva en generator – precis som vid vattenkraft. Pumpkraft kräver ganska stora höjdskillnader och stora lager vatten för att vara användbart för långtidslagring.
– Men här uppe i Norden behövs ju den lagrade energin mest under vintern, och då måste man ha något sätt att hålla vattnet frostfritt. Det förekommer inte så mycket i Sverige, mer än som någon testanläggning någonstans, säger Hans-Olof Nilsson.
Tryckluft
Tryckluft kan lagras i till exempel poröst berg, eller existerande övergivna bergrum. El producerat från vind- och solkraft driver en kompressor som lagrar luften under högt tryck. När energin behöver tas ut igen driver tryckluften ett turbinhjul kopplat till en generator och producerar åter el.
– Det bästa är om man kan använda sig av ett färdigt utrymme, annars blir det en hög initial kostnad för investeringen. Och luften blir inte så energität, så det kräver stort utrymme. Men det kan vara intressant på ställen med rätt förutsättningar, säger Hans-Olof Nilsson.
