Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl
AU Engineering Institut for Mekanik og Produktion

Danmarks største batteri skal lagre grøn strøm i sten

Konceptet med at lagre vedvarende energi i sten tager nu et stort skridt fremad med opførslen af demonstrationsanlægget GridScale. Med en energikapacitet på 10 MWh bliver det Danmarks største el-lager. Projektet er støttet af det Energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram, EUDP, under Energistyrelsen.

Når der er overskud af elektricitet fra vind eller sol, oplades energilageret. Et system med kompressorer og turbiner pumper varmeenergi fra en eller flere lagertanke fyldt med kølige sten til et tilsvarende antal lagertanke fyldt med varme sten. Det gør stenene i de kolde tanke meget kolde, mens det bliver meget varme i de varme tanke op til 600 grader. Illustration: Claus Rye, Stiesdal Storage Technologies.

 

600°C varme småsten i store, isolerede ståltanke er omdrejningspunktet for et nyt innovationsprojekt, som sigter efter et gennembrud i lagring af varierende el-produktion fra vind og sol.

Teknologien, der lagrer elektrisk energi som varme i sten, hedder GridScale, og den kan blive et billigt og effektivt alternativ til lagring af strøm fra sol og vind i lithium-baserede batterier. Mens lithium-batterier kun er omkostningseffektive ved levering af energi i kortere perioder op til fire timer, vil et GridScale el-lager omkostningseffektivt kunne understøtte elforsyningen i længere perioder - op til ca. en uge.

”Den eneste, rigtig store udfordring for en 100 pct. grøn elforsyning er, at vi ikke kan gemme strømmen fra de tidspunkter, hvor vinden blæser og solen skinner, til senere brug. Produktion og forbrug er simpelthen ikke i balance. Der er endnu ikke kommercielle løsninger på dette problem, men det håber vi at kunne levere med vores GridScale energilagringssystem,” siger Henrik Stiesdal, grundlægger af klimateknologi-virksomheden Stiesdal Storage Technologies, der har udviklet teknologien.

Kort fortalt går teknologien i GridScale ud på at opvarme og afkøle knust basalt i ærtestørrelse i et eller flere sæt isolerede ståltanke. Energilageret bliver opladet gennem et system af kompressorer og turbiner, som pumper varmeenergi fra en eller flere lagertanke fyldt med kølige sten til et tilsvarende antal lagertanke fyldt med varme sten, når der er overskud af strøm fra vind eller sol.

Herved bliver stenene i de kolde tanke meget kolde, mens de bliver meget varme i de varme tanke, helt op til 600 graders Celsius. Varmen kan opbevares i stenene i mange dage, og antallet af tanksæt med stenfyld kan varieres, afhængig af hvor lang lagertid man ønsker.

Når der igen er brug for strømmen, løber processen den modsatte vej, så stenene i de varme tanke bliver koldere, mens de bliver varmere i de kolde tanke. Systemet tager dermed afsæt i et billigt lagermateriale og moden, velkendt teknologi til op- og afladning.

”Sten er et billigt og bæredygtigt materiale, som kan opbevare store mængder energi på lille plads, og som kan holde til utallige op- og afladninger af lageret. Nu udvikler vi en prototype på denne lagringsteknologi, som skal demonstrere vejen fremad for at løse problemet med at lagre vedvarende energi - en af de største udfordringer for udviklingen af vedvarende energi på verdensplan,” siger Ole Alm, udviklingschef i energikoncernen Andel, der ligeledes er del af projektet.

GridScale-prototypen vil blive det største lager i det danske elsystem, og en væsentlig udfordring bliver at gøre lagerfleksibiliteten tilgængelig på elmarkederne på en måde, som skaber størst mulig værdi. Derfor vil denne del også blive belyst i projektet.

Det er endnu ikke besluttet præcist, hvor prototypen på det nye lager skal opføres. Det ligger dog fast, at det bliver i den østlige del af Danmark på Syd- eller Vestsjælland eller på Lolland-Falster, hvor produktionen fra især nye store solcelleanlæg vokser, uden at forbruget følger med.

Innovationsprojektet, der går under navnet ’GridScale – Et omkostningseffektivt storskala el-til-el-lager’, løber over tre år og har et budget på i alt DKK 35 mio. (EUR 4,7 mio.). Projektet er støttet af det Energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram, EUDP, med DKK 21 mio. (EUR 2,8 mio.).

Udover virksomhederne Stiesdal og Andel tæller partnerkredsen Aarhus Universitet (AU), Danmarks Tekniske Universitet (DTU), Welcon, BWSC (Burmeister Wain Scandinavian Contractor), Energi Danmark og Energy Cluster Denmark.

Partnerne skal bl.a. levere en energisystemanalyse og designoptimering til et stenlager samt optimere de tekniske koncepter og modne GridScale-teknologien til en skalerbar løsning.

Man vil eksempelvis kombinere den model for Europas energisystem, som AU har udviklet, med DTU’s model for optimering af turbiner, så man både får et indblik i stenlagerets potentielle rolle i europæisk kontekst og kan optimere et idealdesign:

”I forbindelse med omstillingen til vedvarende energi, ændrer vi hele den måde, som energisystemet virker på – simpelthen fordi vind og solenergi ikke nødvendigvis bliver produceret, når vi har brug for det. Derfor skal vi finde ud af, hvordan det tekniske design bedst tilpasses energisystemet, i hvilke lande og hvornår i den grønne omstilling teknologien har størst værdi. Vi har også fokus på hvilken kombination af energiteknologier, der giver lagerløsningen størst værdi. Jeg tror, stenlagring har et kæmpe potentiale mange steder rundt omkring i verden og kan være en stor fordel for den grønne omstilling,” siger lektor Gorm Bruun Andresen, Institut for Mekanik og Produktion, Aarhus Universitet.

Supplerende oplysninger

Vi bestræber os på, at alle vores artikler lever op til Danske Universiteters principper for god forskningskommunikation. På den baggrund er artiklen suppleret med følgende oplysninger:

FinansieringGridScale is being funded by the EUDP with a total of DKK 21 million. The project has a total budget of DKK 35 million.
Samarbejdspartnere 

Stiesdal,
Andel,
Welcon,
BWSC,
Energi Danmark,
Energy Cluster Denmark,
Aarhus University

Læs mereRead more about the project at the EUDP website, here.
KontaktAssociate Professor Gorm Bruun Andresen
Department of Mechanical and Production Engineering, Aarhus University
Tel.: +45 29426179
Mail: gba@mpe.au.dk