Alle kender til batterier, de fleste bruger dem hver dag i deres liv. De findes i al slags forbrugerelektronik lige fra ure, bærbare computere og mobiltelefoner. Når de fleste tænker på et batteri, kommer et almindeligt AA-kemisk batteri til at tænke på, den slags du måske putter i en lommelygte eller en fjernsynsfjernbetjening. Men denne form for teknologi er meget mere udbredt end som så. Batterier kan komme i mange former og bruges i vid udstrækning i elproduktions- og lagringsindustrien til at styre elektrisk strøm inden for net. Faktisk vil batteriteknologi sandsynligvis være nøglefaktoren i udviklingen af vedvarende energiteknologi i de kommende år.
Dette er et resultat af en særhed forbundet med vedvarende energi. I modsætning til andre strømkilder, der kan tændes og slukkes efter behov, er produktionen af vedvarende energi afhængig af vejret, hvis vejrforholdene er dårlige, produceres der ingen elektricitet. Dette gælder især for solenergi, som kun genererer strøm om dagen og ingen om natten. Dette fører til et problem med strømbalancering, elektricitet bruges hele dagen og natten, så det skal genereres af nettet for at imødekomme efterspørgslen.
Et fuldstændigt vedvarende system ville ikke opfylde dette krav, da energiproduktion kommer og går. Et system til at opsamle den strøm, der genereres i løbet af dagen og distribuere den, når det er nødvendigt. Det er her, batterierne kommer ind. Store batterier kan lagre elektriciteten og frigive den, når det er nødvendigt. Systemer af denne type er allerede i brug i dag. Store lithium-ion batteribanker er blevet konstrueret som en del af det australske net til at lagre overskydende strøm. Bankerne er i øjeblikket i deres prøveperiode for at teste deres effektivitet.
Lithium-ion-batterier er i øjeblikket den mest populære form for batterier i industrien, de er de batterier, der almindeligvis bruges i mobiltelefoner, forbrugerelektronik såvel som elektriske køretøjer. Dette skyldes, at de i øjeblikket er den bedste løsning til disse applikationer, der findes. De har dog nogle ulemper, især når du ser på at anvende dem til storskala el-lager, som vi ser på i dag. De materialer, der kræves til at producere batterierne, er vanskelige at skaffe, da de for det meste udvindes i afrikanske lande med dårlige etiske arbejdsmetoder, hvilket fører til en stor udnyttelse i lithiummineindustrien.
https://www.energy.gov/eere/articles/how-does-lithium-ion-battery-work
Disse bekymringer om materialeforsyning resulterer også i, at lithium-ion-batterier er dyre at producere, så enheden for elektricitetslagring pr. brugt pund, med andre ord omkostningseffektivitet, er lav. Endelig kan disse batterier have nogle stabilitetsbekymringer med flere batterier, der forårsager store brande i de australske batteritestcentre, når batterierne er overophedet. Så selvom disse batterier er gode til en række elektroniske forbrugerenheder, er de ikke så gode til lagring af elektricitet i stor skala.
Så hvilken slags alternativer er der derude? Der er selvfølgelig den traditionelle måde at lagre elektricitet på... vand! Vandkraftdæmninger er over hele verden og en gennemprøvet metode til at lagre og frigive elektricitet. Under spidsenergiproduktion pumpes vand ind i et reservoir, og efterhånden som der er behov for elektricitet, frigives vandet fra reservoiret og passerer gennem en turbine og genererer elektricitet. Dette system har været brugt i hundreder af år i en eller anden form, så det er en meget pålidelig måde at lagre store mængder strøm på. Det har dog en stor ulempe, nemlig pladsen og investeringen, der kræves for at konstruere et så stort projekt. Denne form for projekt er også begrænset til en bestemt geografi, der kræver store højder og bjergrige landskaber.
Hvad batteriteknologi har brug for er innovation, heldigvis er en række nye batteriteknologiideer under udvikling for at forsøge at udfylde dette hul på markedet. En spændende ny Edinburgh-baseret startup har udviklet teknologi på samme måde som de tyngdekraftdrevne vandkraftværker, vi lige har diskuteret, og løfter en tung vægt i stedet for vandet. Gravitricity har bygget en testseng for denne nye teknologi i Prince Albert Dock, Forth til lovende resultater! Virksomhedens endelige mål er at eftermontere de nedlagte kulminer i Storbritannien som lange aksler for at hæve og sænke store vægte for at lagre og frigive elektricitet.
https://www.energylivenews.com/2021/03/10/gravity-energy-storage-project-lifts-off-in-edinburgh/
Nu til en anden form for energi... Termisk! Forskere ved mange institutioner rundt om i verden undersøger udviklingen af termiske batterier. Disse batterier opvarmer materiale, når der er overskydende elektricitet og konverterer den samme varme til elektrisk energi til brug, når der er mindre energi til rådighed. Højspecifikke versioner af denne teknologi bruger smeltede salte, opvarmet til over 1000 grader celsius som det termiske lagringsmateriale. Systemer som dette har set meget lovende som en energilagringsmetode, men har stadig problemer med at flytte de smeltede salte for at generere elektricitet fra dem.
En version med lavere specifikationer af denne teknologi er blevet installeret i Finland. Systemet, i samarbejde med en lokal landsby, opvarmer almindeligt sand til 500 grader celsius ved hjælp af vedvarende energikilder. Denne lagrede energi kan derefter bruges året rundt til at opvarme lokale hjem konsekvent (en særlig vigtig faktor over kolde finske vintre). Dette pilotanlæg proof of concept er særligt spændende, da det er en ekstremt billig måde at lagre elektricitet på og nemt kunne integreres i lokalsamfund, hvilket giver mulighed for at udvikle lokale mikronet.
https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-61996520
Forhåbentlig kan du nu se, hvor vigtig batteriteknologi er for jordens grønne fremtid, og hvordan forskellige teknologier er godt under udvikling for at sikre, at vedvarende energi er mere effektiv og billigere end nogensinde!