I 2050 skal Danmark være uafhængig af de fossile brændstoffer olie, kul og gas. Og
2050 er da heller ikke en dag for tidligt, hvis man skal tro, hvad man hører: ”Verden løber tør for olie," "Vi tømmer undergrunden for gas, "Vi brænder alt vores kul af...” lyder koret af bekymrede observatører.
Men som om det ikke er problem nok, forurener vi samtidig naturen med de fossile brændstoffers efterladenskaber.
Derfor arbejder forskere verden over hårdt på at skabe bedre alternative energisystemer, og på at finde nye måder at lagre den energi, man kan producere.
»Det forholder sig sådan, at der er en stigning i energibehovet til for eksempel transport, mens der er et fald i de fossile brændstof-reserver. Derfor er der brug for at udvikle alternative, miljøvenlige energibærere,« fortæller Tejs Vegge, der er seniorforsker og gruppeleder ved Afdelingen for Materialeforskning på Risø DTU.
Ambitiøse målsætninger
Målet for Tejs Vegge og hans forskningsgruppe er klart: At lave et materiale eller system, der kan binde lige så meget energi som benzin, men uden at veje eller fylde for meget og have CO2-udledning som sideeffekt.
Forskerne ser især på tre områder:
- Brintlagring
- Ammoniak
- Lithium-luft batterier
Lykkes det for forskerne, åbner det dørene for eksempelvis batterier, der giver os mulighed for at tale i telefon i døgndrift, el-biler og lastbiler, der kan køre på tværs af Danmark på en enkelt opladning. Og mulighed for at stoppe det energispild, der finder sted, fordi vi ikke kan gemme vindenergi fra en blæsevejrsdag.
Læs herunder, hvordan forskerne arbejder med de tre forskellige områder.
Brint kan lagres i metaller
For det første arbejder forskerne med brint - eller hydrogen, som det også hedder.
»Vi vil gerne udvikle nogle faste materialer, der har de samme gode egenskaber som for eksempel benzin. Det forsøger vi blandt andet ved at lave såkaldte metalhydrider. Man lader brint gå i kontakt med et metal, og så bliver brintatomerne bundet mellem metalatomerne,« forklarer Tejs Vegge.
»Det giver en større energitæthed, og mekanismen til henholdsvis at indfange og udskille brinten fra metallet er ret simpel – man skruer op og ned for metallets temperatur eller ændrer på trykket,« siger Tejs Vegge.
Store krav til metallet
Det store spørgsmål er, om det kan gøres så nemt, at det kan betale sig.
For skal metallet varmes op til meget høje temperaturer, bliver energiforbruget til opvarmningen så stort, at det overskygger den energimængde, man kan få ud af metallet.
»Vi vil gerne kunne udløse ren brint fra metallet ved cirka 100 grader, og så skal det være muligt at genoplade metalhydridet. Derfor arbejder vi på at finde den helt rigtige blanding af metaller,« fortæller Tejs Vegge.
Arbejdet foregår først med avancerede computermodeller, der forudsiger hvilke metaller, der sandsynligvis kan bruges, og bagefter i laboratoriet, hvor forsigtighed og tålmodighed er nøgleord, når Tejs Vegge og hans kolleger blander metaller og bagefter tester dem efter alle kunstens regler.
Ammoniak: en genvej
For det andet ser forskerne på en slags genvej til succes, kemikaliet ammoniak.
Indtil videre er det lykkedes forskerne at lave en metalblanding, der udløser brint ved cirka 100 grader.
Men den udløste også en sideeffekt i form af nogle andre gasser, og det betyder, at forskerne stadig jager det helt rigtige materiale.
Ved i stedet at bruge ammoniak som bærer af brint, kan man forkorte den besværlige proces med at finde den rigtige blanding af metaller.
Nemmere, men mere energikrævende
At bruge ammoniak er nemmere, men kræver, at man putter mere energi ind i processen, fortæller Tejs Vegge.
Først skal ammoniakken laves fra brint og kvælstof, hvilket kræver opvarmning og højt tryk; forskerne arbejder dog på at lave ammoniak ved stuetemperatur ved hjælp af elektricitet fra vedvarende energikilder. Når ammoniakken igen skal slippe brinten kræver det også opvarmning. Dermed skal der bruges en del af den lagrede energi for at indfange og frigive brinten.
Balancen mellem energiforbrug til at indfange og frigive brint og ammoniakkens evne til at lagre brint er dog så god, at metoden allerede bliver anvendt.
På DTU udviklede forskere i 2005 ’brintpillen’, som er en ’pille’ bestående af ammoniak, der potentielt kan anvendes som for eksempel brændstof til biler, der kører på brint.
Batterier lavet på luft
For det tredje arbejder Tejs Vegge og hans gruppe arbejder også med batterier. Ikke de klassiske batterier, tunge og uhandy, som vi kender. I stedet arbejder de på batterier, der kører på luft. I hvert fald delvis.
Ved at udnytte den reaktion, der opstår mellem lithium og luft, håber forskerne at kunne drive fremtidens el-biler meget længere på en enkelt opladning, end det er muligt i dag. Men der er forhindringer på vejen. Det er for eksempel svært at genoplade batterierne, og de mister for meget kapacitet i processen.
En anden udfordring er den benhårde konkurrence.
Forskergruppen på Risø DTU arbejder blandt andet sammen det amerikanske universitet Stanford, men konkurrenterne tæller også nogle af verdens førende universiteter og energivirksomheder.
»Normal batteriforskning fokuserer på at lave små forbedringer, måske 5 procent. Vi prøver i stedet at se på noget med en kapacitet, der er 10 gange så stor, som dét, der er muligt i dag. Det er en strategi, der opererer med en høj risiko for fejl. Det er fantastisk, hvis det virker. Men chancen er ikke så stor,« siger Tejs Vegge.
