Et skalérbart flowbatteri til hjemmebrug vil gøre solceller til en langt bedre forretning for private, end de hidtil har været.

Det nyudviklede flowbatteri er baseret på en kendt vanadiumteknologi, hvor en af fordelene er, at man kan skalere flowbatteriets effekt og energikapacitet uafhængigt af hinanden. Dermed kan batteriet yde en høj effekt uden at have en stor og pladskrævende kapacitet, og det gør det særligt interessant for almindelige husejere.

Kemisk løsning giver bedre solceller
Mens vanadiumbatteriet altså har et kommercielt potentiale på det private energimarked, er forskergruppen allerede i fuld gang med at udvikle næste generation af renere og endnu billigere flowbatterier med udgangspunkt i organisk kemi – og ikke mindst en helt ny type solceller, som kan lade flowbatterier op direkte i stedet for at producere strøm.

De har netop modtaget en millionbevilling fra EUs H2020 program til arbejdet og forventer i løbet af få år at være klar med det første proof of concept på en ny kemisk teknologi, der kan gøre flowbatterierne endnu mere rentable for forbrugerne.

”Vores mål er at udvikle helt ny teknologi til flowbatterier, så de på en omkostningseffektiv måde kan lagre grøn elektricitet i el-nettet baseret på et innovativt og miljøvenligt kemisk design,” siger Anders Bentien, lektor ved Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet.

Patent på brandsikre og genopladelige batterier
Den nye teknologi til organiske flowbatterier og de såkaldte fotoelektrokemiske solceller er altså på det tidlige udviklingsstadium, men mange af idéerne er allerede patenterede.

”Mens vi arbejder på at udvikle de næste generationer, er der allerede meget vundet med vanadium redox-flowbatterierne. De er ikke brandfarlige som lithium-ion batterier, og de er væsentligt mere økonomiske. De kan også oplades langt flere gange end lithium-ion-batterier – ca. 10.000 gange – uden at miste kapacitet, og investeringsprisen falder. Vi er nu på vej ned mod 200 euro pr. kilowatttime – og det er bare med vanadium.  Med organiske elektrolytter kan vi nok komme ned på under 75 euro,” oplyser Anders Bentien.

Udviklingen af den første generation af flowbatteriet er placeret i spinout-firmaet Visblue, hvis ejerkreds blandt andet består af forskerne og Borean Innovation, som har investeret i firmaet.

Det første redox-flowbatteri fra Visblue er nu ved at blive installeret i BOLIG+, som er Realdania Byg’s energineutrale femetagers boligbyggeri i Søborg.

Lagring af solenergi betaler sig
Generelt vil det være en fordel for solcelleejere at lagre overskudsstrømmen hjemme i stedet for at sælge den til nettet. Det skyldes, at solcelleejere her i Danmark og mange andre lande i Europa ikke får nær så meget for strømmen, som de skal betale for den, når de skal bruge den igen. 

Hvor stor fordelen er, afhænger naturligvis af, hvor meget det koster at lagre strømmen hjemme. Og her viser den første kommercielt tilgængelige version af flowbatteriet sig at være ganske konkurrencedygtigt.

Ifølge Anders Bentien vil batteriet kunne tjene sig ind (Return On Investment) på under 10 år for den enkelte ejer.

”Almindelige forbrugere med solcelleanlæg bruger kun ca. 25 pct. af solenergien, resten sælger de.  Med vores vanadiumanlæg vil det typisk hæves til op mod 50 procent, hvilket gør solenergien til en klart bedre forretning. Og det vil være med et batteri af moderat størrelse. Man kan i princippet med tilstrækkeligt stort batteri nå op på 100 procent, men det vil ikke kunne betale sig,” siger Anders Bentien.

Sådan virker et flowbatteri

Et vanadium-redox-flow (VRF) batteri består af to adskilte tanke med henholdsvis en positiv og en negativ elektrolyt. Begge elektrolytter består af grundstoffet vanadium opløst i svovlsyre, hvor vanadiummet optræder i forskellige oxidationstrin (valenser).

Derudover er batteriet forsynet med et antal  battericeller. Disse celler er hver især delt i to kamre adskilt af en membran, som ioner kan trænge igennem. I hvert kammer er en negativ eller positiv elektrode.

De to elektrolytter pumpes igennem cellerne på hver sin side af membranerne.

Strømmen fra solcellerne føres ned i cellernes elektroder, hvor de flytter elektroner fra den positive til den negative elektrolyt og dermed oplader batteriet i takt med, at væsken flyder tilbage i tanken. Når batteriet aflader, kører processen modsat.

Forskerne har desuden modtaget en bevilling fra EU (H2020 Fast Track to Innovation) på 15 mio. kr til projektet GREENERNET, der har videreudvikling og test af flowbatterierne som mål.  Aarhus Universitets andel i projektet udgør 1,6 mio. kr.