Vår ojämna elproduktion väcker av och till frågan om storskalig lagring av energi och hur den i så fall skulle kunna utföras. Det finns en mängd metoder, men problemet med dem alla är att verkningsgraden är dålig, eller att priset för lagringsmediet är högt. Men hur dåligt är det?
AV JÖRGEN STÄDJE
Att mellanlagra elenergi i en process med dålig verkningsgrad handlar egentligen inte om att mellanlagra den för att ha i nödsituationer utan att mellanlagra den när tillgången är god och priset är lågt, för att sälja den när priset är högt.
Det finns två problem med detta. Att ordna överskottsenergi när priset är lågt, det gör vi idag med vindkraft och solkraft. Det tar enorma arealer om man ska ha ut gigawatteffekter, vilket inte gillas av de kringboende. Lagringsanordningen tar också väldigt stor plats, om man ska lagra gigawattimmar. Det har vi inte försökt ännu i Sverige, men de beräknade arealerna kommer inte att ses med blida ögon av miljöfolket.
Arealerna för att lagra energi för en storstads behov i 24 timmar som pumpkraft kommer att belöpa sig till tiotalet kvadratkilometer, medan ett kärnkraftverk som kan försörja fyra storstäder kontinuerligt bara tar cirka 2,5 kvadratkilometer (Forsmark). I båda fallen utesluts arealen för ställverk.
Mellanlagring som vätgas
Väte kan framställas ur naturgas, men det ger koldioxid som resultat och det är inte riktigt det man vill uppnå. Istället får man framställa det ur vatten, som i princip är gratis. Men verkningsgraden på elektrolysen är inte så jättebra. Totalt hamnar man kring 35 % för den elektriska lagringen. Å andra sidan får man samtidigt ut en del fjärrvärme.
Mellanlagring i litiumbatterier
Dessa batterier har hög energitäthet (ca 300 Wh/kg) men problemet med litiumbaserade batterier är att man måste öka gruvdriften våldsamt, för att bara förse alla svenska bilägare med batterier till sina elbilar. Ska man sedan ha batterilager för exempelvis ett helt pappersbruk eller en storstad, kommer gruvdriften i världen att behöva tiodubblas och detsamma gäller för antalet barnarbetare i mindre nogräknade länder. Man kan tänka sig en viss organisation som skulle motsätta sig det.
Det har spekulerats i om man inte skulle kunna använda elbilar som tillfälligt energilager, men det är ingen bra lösning. Bilägarna vill inte oroa sig för om bilen är laddad eller inte och det kan bli problem med garantin på batterierna om de används av elnätet istället för att köra bilen.
Mellanlagring i blybatterier
Blybatterier (bilbatterier) är inte alls lika effektiva som litiumbatterier och slits fortare. Denna typ av batterier avger dessutom explosiv gas och sura ångor. De kräver mycket underhåll, och de har relativt kort livslängd. Detta gör dem olämpliga att använda i storskalig energilagring för elnätet. Blybatterier innehåller också ämnena antimon (toxiskt) och arsenik, kadmium, svavel och andra sammansättningar som används för att förbättra batterierna
Mellanlagring i flödesbatterier
Flödesbatterier har nyligen blivit intressanta. De lagrar inte energin i elektroderna utan i elektrolyten. Man kan ha massor av laddad elektrolyt i stora tankar och pumpa in i batteriet när det behövs. Det har den fördelen att det inte kan börja brinna eftersom elektrolyten är vattenbaserad. Behöver man mera kapacitet kan man bara bygga till flera tankar för elektrolyt. Batteriet tål att stå urladdat länge. Men den specifika energin är dålig, 10–20 Wh/kg, jämfört med litiumbatteriernas 300 Wh/kg.
Kineserna har tagit ett 400 MWh Vanadin redox-batteri i drift i staden Dalian. Den ser ut att vara cirka 10.000 kvadratmeter och anses vara världens hittills största. Det ska laddas med vind och solkraft.
Mellanlagring med komprimerad luft
AA-CAES (Advanced adiabatic compressed air energy storage) har provats på flera ställen och fungerar, men ett problem är att luften blir varm när den komprimeras till 70 bar. Den värmen måste avlägsnas och sparas i ett värmelager för att återanvändas när luften används för att generera el igen. Tomma akvifärer, underjordiska grottor, uttömda naturgaslager och saltgruvor går att använda som reservoarer för den komprimerade luften. En lagringskapacitet mellan 60.000 och 300.000 kubikmeter är lämpligt. Det finns metoder att lagra högtrycksluft och förbränna den med bränsle när den utvinns ur lagret, men den metoden är inte koldioxidneutral. Den helt koldioxidneutrala metoden är ännu experimentell.
Pumpkraft
Pumpkraftverk är en väl etablerad teknik och har använts i över 100 år. Man pumpar upp vatten ur en sjö, till en annan sjö ovanför ett vattenkraftverk, vilket sedan får rinna ned igen. Verkningsgraden är väldigt hög, men resultatet blir en stor sjö, som, om den ska vara realistisk, kommer att dränka mycket mark runt omkring. Det kommer att resultera i flera miljöhysteriker fastlimmade på våra motorvägar, protesterande mot allt för mycket våtmarker. Dessutom kräver det högsta möjliga höjdskillnad mellan de två vattenytorna, vilket pekar på att underjordisk hantering i exempelvis en gammal gruva kan vara effektivast.
Lagra på elnätet
Lagra på elnätet, dvs sälja el till andra förbrukare när man har god tillgång och köpa tillbaka efteråt, kan knappast betraktas som en lagringsmetod. Det är snarare att sälja och köpa kraft. I detta fall blir verkningsgraden givetvis 100 %, men bara om det faktiskt finns förbrukning av överskottskraften och att man får lika bra betalt för försäljning som man betalar för förbrukningen. Tillgången är dessutom beroende på hur kraftigt elnät man har till producenten-förbrukaren.
Exempel – pappersbruk
Pappersbruk drar massor av ström, ja de är den mest energislukande industriformen vi har. Ändå är det en av våra basindustrier som drar in mest pengar till landet.Skulle man till exempel förse Holmens bruk i Hallstavik, som kontinuerligt drar 442 megawatt, med kraft för en natt, 12 timmar, skulle det kräva cirka 5,3 GWh.
En enkel division ger 17,7 megaton batterier (300 Wh/kg), eller omvandlat till volym, 88.333 kubikmeter, en envåningsbyggnad på 35.000 kvadratmeter, inklusive arbetsgångar, kylsystem, intern struktur, redundans och lager av utbytesbatterier. Och det är bara ett av Sveriges dryga 50 pappersbruk. Men det är för svår matematik för miljöfolket.
Läs mer HÄR!
