Mörkt om natten eller Organiskt batteri?

Många av läsarna känner allt för väl till argumenten som förs mot lösningar av hållbar energilagring i framförallt hus och fordon. I takt med att allt fler sätter upp solceller på taket och installerar vindsnurror på tomten eller i stadens utkanter även på våra breddgrader, förs nästan alltid samma huvudargument fram. När det inte blåser eller när solen inte skiner/eller när soltimmarna är för få under vinterns mörkaste månader, räcker energin inte till. 

I kommande nummer av Om Omställning beskriver Johan (en av undertecknade skribenter på denna blogg) bland annat hur det går att redan idag bli helt självförsörjande på både el och värme i sitt hem. Det ska dock inte stickas under stol med att det just nu rätt krångligt och dyrt att bli HELT självförsörjande på energi i Sverige och samtidigt inte vara kopplat mot elnätet.

Batterier idag är bland annat beroende av nickel och kobolt som finns i begränsade mängder i naturen och kostar mycket energi och pengar att utvinna. Miljökonsekvenserna både lokalt och globalt påverkas dessutom negativt av en allt större efterfrågan på sällsynta jordartsmetaller som även dessa finns i en begränsad mängd. Hur man än ställer sig till miljökonsekvenserna, är ett annat problem att ett land idag kontrollerar 95 % av all produktion av jordartsmetaller i världen, Kina. 22 av 24 av de viktigaste jordartsmetallerna i världen kommer idag från Kina.    

Glädjande nog tycks stora förändringar vara i vardande när det gäller just lösningen för lagring av energi. 

Redan hösten 2012 kunde vi läsa om hur forskarna Kristina Edström och Maria Strømme och deras forskningsteam vid Ångströmslaboratoriet i Uppsala, just nu utvecklar ett Litiumjonbatteri som baseras på organiska material. Projektet ska pågå i 5 år (från 2012) och har fått 32 miljoner kronor i finansiering. 

Men nu verkar Uppsala bli omkörda av Harvard- Universitetet i USA. För en vecka sedan publicerades nämligen en artikel i Nature där ett team från Harvard visar upp ritningar och en prototyp av en batteriteknik som kan revolutionera våra energilagringsmöjlgheter i grunden.

Precis som i Uppsala handlar det om batterier med enorma lagringsmöjligheter men Harvard har redan nu tagit fram en mycket lovande prototyp, HELT på organiska material.    

Bild av prototyp-batteriet från artikel i Harvard Scohool of Engineering and Applied Sciences  

Tekniken som forskarna vid Harvard tagit fram, bygger på att batteriet lagrar energi i tankar utanför/separerade från batteriet. Den tekniska hårdvaran som konverterar den kemiska vätskan till elektricitet (avgör den elektriska kapaciteten) kan göras så stor eller liten som man önskar. Lagrinskapaciteten i form av den kemiska vätskan, kan på samma sätt dimensioneras så stor man behöver och därmed styrs energikapaciteten separat.

I dagens batterier är batteriet och lagringsvätskan en och samma enhet och kan inte dimensioneras efter lagringsbehov. Istället seriekopplas ofta idag en mängd batterier för att skapa större lagringsmöjligheter. Det görs i bilar för att förlänga räckvidden och i hus för att kunna lagra tex electrictet från solcellspaneler och vindkraftverk (eller vara back up när elen går).

Förutom att dagens batterier kräver tillgång till nickel, kobolt och sällsynta jordartsmetaller är de relativt dyra, särskilt när det krävs många av dem/de ska lagra mycket energi.

Redan prototyp-batteriet som tagits fram vid Harvard, sägs vara lika effektivt som det bästa konventionella batterierna som finns idag.

Harvardforskarna har egentligen gjort det vi skulle gjort hela tiden. Nämligen härma naturen och fotosyntesen. För om man man tänker efter, en blomma eller gräsmatta dör inte när solen slutar skina. Växter och djur lagrar tillräckligt med energi för att kunna klara flera dagar utan solljus/tillskott på energi.

Bara för att vi bor i England eller Sverige betyder det inte att energin är otillräcklig för att försörja djur och växter större delen av året men hur vi lagrar den/nyttjar den under vintern är det som avgör.  

"Vår studier indikerar att en eller två dagars lagringskapacitet är vad som krävs för att sol och vind ska kunna regleras av genom elnätet", säger professor Michael J. Aziz, en av Harvardforskarna bakom batteritekniken.

I artikeln från Harvard tar man ett bra exempel som tydliggör problematiken med dagens batteriteknik.

"För att lagra energi för 50 timmar från en vindturbin med en kapacitet på 1 MW (50 megawatt- timmar) tex, skulle en möjlig lösning vara att köpa traditionella batterier med 50 megawatt- timmar av lagringskapacitet men de skulle komma med 50 megawatts av elektrisk kapacitet. Att betala för 50 megawatts elektrisk kapacitet när det bara behövs 1 megawatt är inte särskilt ekonomiskt".

...Eller ens långsiktigt möjligt kanske ska tilläggas, om vi ska ska ställa om från fossil energi i stor omfattning till hållbar energi produktion och konsumtion. 

I USA och Tyskland undersöks hur man kan göra ländernas gigantiska elnät mindre överbelastade och minska energispillet genom att styra utbudet/elen ut till hushållen när den efterfrågas, med "Smart Grids". Detta kommer dock alltså inte runt lagringsproblematiken.

Det är just här batteriet Harvardteamet tagit fram är så revolutionerande. Med tekniken, om den håller vad den lovar, kan man lagra ett hushålls energi i ett batteri hemma eller vid en större anläggning och använda det när efterfrågan är som störst eller när elpriset är som högst.

Dessa organiskt baserade batterier kan dimensioneras för att kunna hantera en vindkraftpark eller en större solcellsanläggning men mest intressant är givetvis om ett vanligt hushåll kan ha en tank i storleken av typ en 300 liters ackumulatortank hemma. Detta skulle sannerligen förändra vår möjlighet att utnyttja naturens energi på ett naturligt sätt och minska vårt idag ohållbara ekologiska fotavtryck.

Om tre år ska en demonstrationsanläggning av batteriet från Harvard stå klart, vi får hoppas att det blir verklighet och kan produceras och säljas till ett både ekonomiskt och ekologiskt hållbart pris.