Nyt væskebatteri er perfekt til at lagre solenergi
Når det blæser godt, eller Solen skinner, kan der være overskud af vedvarende energi. Den energi kan opbevares i en ny form for flydende batteri, som forskere fra Harvard har udviklet. Men hvor længe kan det holde?

I et flow-batteri pumpes to forskellige væsker gennem en membran. Her udveksles positivt ladede partikler mellem væskerne. Den elektriske strøm skabes af elektroner, der enten skubbes den ene vej - når batteriet oplades - eller strømmer den anden vej - ved afladning. (Illustration: Nick B/Wikipedia)

I et flow-batteri pumpes to forskellige væsker gennem en membran. Her udveksles positivt ladede partikler mellem væskerne. Den elektriske strøm skabes af elektroner, der enten skubbes den ene vej - når batteriet oplades - eller strømmer den anden vej - ved afladning. (Illustration: Nick B/Wikipedia)

Vedvarende energi fra sol og vind er vejen frem, hvis den globale opvarmning skal bremses. Desværre blæser det ikke hele tiden, og solceller giver ikke meget energi, når det er skyet - og slet ikke om natten.

Desuden varierer elforbruget, så produktionen af vedvarende energi svarer ikke altid til det aktuelle behov.

Strømmen fra solceller eller vindmøller skal altså opbevares, indtil der er brug for den. Derfor er det ikke underligt, at forskerne prøver at udvikle et genopladeligt batteri, som er effektivt, har stor kapacitet og lang levetid, som er sikkert at bruge, og som frem for alt ikke koster alt for meget.

Sådan et batteri kan være lige på trapperne. I hvert fald har forskere fra Harvard University i USA fundet lovende kemikalier til et såkaldt flow-batteri, hvor energien opbevares i væsker, indtil den skal bruges. Batteriet er beskrevet i en artikel i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Science.

Levetiden er vigtig

»Det er meget plausibelt, at det nye batteri både er sikkert og billigt, og det kan passe godt til brug med vedvarende energi,« siger Henrik Bindner, der er seniorforsker på Institut for Elektroteknologi på Danmarks Tekniske Universitet (DTU). Han forsker i, hvordan batterier kan anvendes i et elsystem.

Fakta

I et flowbatteri er der to væsker - en med positiv ladning, og en med negativ ladning. Når batteriet oplades, skubbes elektroner fra den positivt ladede væske til den negativt ladede væske, og når energien skal bruges, går strømmen af elektroner den modsatte vej.

»Men batteriet skal jo også holde længe. I første omgang har forskerne kun testet det efter 100 cykler (op- og afladninger, red.), og det er alt for lidt. Sådan et batteri skal jo stå der en del år, og det er vigtigt, at man kender levetiden under de forhold, det bruges under i virkeligheden.«

Flow-batteriet klarede de 100 op- og afladninger uden problemer, og hvis forskerne kan demonstrere en lang levetid, så kan batteriet bruges af virksomheder og af private, der har solceller på taget. Når eventuel overskydende energi altid kan gemmes, kan husejeren i højere grad blive selvforsynende og er sikret mod fald i den pris, som elselskabet vil aftage overskudsstrøm til.

Batterier kan få plads i elnettet

»Med det afregningsprincip vi har i dag, kan det altid bedst betale sig at bruge så meget som muligt af den egenproducerede solenergi selv. Så hvis batteriet er billigt og driftsikkert nok, giver det god mening at have sådan et i husstanden,« fortæller Henrik Bindner.

Rent samfundsøkonomisk er det også meget muligt, at det er en god idé at have batterier ude hos private. De kan nemlig sikre en fleksibilitet i elsystemet, siger Henrik Bindner og fortsætter:

»Man kan også sagtens forestille sig store flow-batterier i elnettet. De kan helt klart bruges til at erstatte nogle af de funktioner, der ellers har ligget i de centrale kraftværker, for eksempel at stabilisere elsystemet.

Strømmen flyder

På begge sider af membranen kan de kemiske forbindelser veksle mellem at være i to tilstande med forskellige ladninger. De går fra den ene til den anden tilstand ved opladning eller afladning af flow-batteriet. I tanken til venstre er der en kemisk forbindelse kaldet anthraquinon, der kan bruges til farvning af stof, til højre er der ferricyanid, som for eksempel kan findes i antiklumpningsmiddel i bordsalt. (Illustration: Lin et al./Science)

Flow-batterier er smarte, fordi de ikke slides på samme måde som litium-ion-batterier, og energien kan blive i væskerne, så længe det skulle være. Desuden er de nemme at skalere - man hælder bare mere væske på, hvis man vil opbevare mere energi.

De er imidlertid ikke blevet den store succes, fordi de med den eksisterende teknologi er dyre og besværlige at have med at gøre. De kan for eksempel være baseret på metallet vanadium opløst i stærk syre, som det er tilfældet med et stort batteri, der testes af forskerne på DTU. Sådan en opløsning er ikke rar at komme i nærkontakt med.

Her er den nye løsning bedre, for de kemiske opløsninger, som forskerne bruger i det nyudviklede flow-batteri, er hverken giftige, brandbare eller på anden måde farlige at have i huset. De kan opbevares i billige plasttanke, og desuden består de af grundstoffer, der hverken er sjældne eller dyre.

»Vi kombinerede et almindeligt organisk farvestof med et billigt tilsætningsstof, der er tilladt at bruge i fødevarer, og på den måde øgede vi batteriets spænding med cirka 50 procent i forhold til de materialer, vi tidligere har brugt,« siger kemi-professor og medforfatter til den videnskabelige artikel Roy Gordon i en pressemeddelelse fra Harvard University.

Hvis batteriet viser sig at have de samme gode egenskaber i realistiske brugssituationer, som det har i laboratoriet, kan det komme på markedet i løbet af få år.

I denne lille tegnefilm fra Harvard University forklares det, hvordan et flow-batteri virker. (Video: Harvard)

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.