I Masdar city, den arabiske byen i Abu Dhabi som har som mål om å bli verdens første by med null karbonutslipp, testes i disse dager norskutviklet teknologi for lagring av store mengder fornybar energi.
Lageret består av spesialutviklet betong, som holder spesielt godt på varmen.
– Dette er banebrytende norsk teknologi, med et stort internasjonalt potensial, mener professor, gründer og tidligere forskningsdirektør i DNV, Pål G. Bergan, nå i norske Energynest.
Gjennom fem år har selskapet utviklet en ny teknologi for lagring av temperaturer på høy varme i stor skala. Den siste tiden har de fullført et pilotanlegg for testing av energien i samarbeid med Masdar institute of science and technology.
De siste tre ukene er de første testene gjennomført. Torsdag markeres åpningen av pilotanlegget i Abu Dhabi, samtidig som Masdar institute markerer at de har gjennomført en omfattende oppgradering av et forskningsbasert anlegg for konsentrert solenergi, som Energynests lagringsteknolgi skal kobles til på nyåret.
Stabler betongsøyler
Stadig større mengder fornybar energi skaper store utfordringer for kraftnettet verden over, når store mengder sol- og vindkraft mates inn i nettet. Hovedproblemet at produksjonen varierer kraftig, ut i fra når vinden blåser og solen skinner.
Energilager-konseptet er en modulbasert løsning for å mellomlagre fornybar energi i form av varme i høye temperaturer i betonglagre, inntil det er bruk for den.
Konseptet kan lett bygges ut og skaleres opp til å lagre så store mengder varme. Tanken er at konseptet blant annet kan brukes til å skape balanse i kraftsystemet i områder som for eksempel Tyskland, som får mye vind- og solkraft inn i strømnettet.
– Norge er ikke det primære markedet for teknologien. Vi har lite sol, og mye regulerbar vannkraft. Men vi ser stort potensial i andre verdensdeler, og for eksempel Tyskland, Danmark, som i stadig større grad baserer energiforsyningen på vindkraft, sier Bergan.
Et energilager består av betongsylindere med 250 millimeter i diameter, som har innstøpte varmevekslere, i form av stålrør. Betongsylinderne kombineres i kassetter, som stables inn i en standard container før transport.
Antall kassetter i containeren bestemmes ut i fra det totale energilagringsbehovet.
Artikkelen fortsetter under bildet.
"Varmetap: En promille"
Prinsippet er enkelt. En varmebærende væske, for eksempel olje eller vann, varmes opp av for eksempel solen, vindkraft, eller vindmøller, og føres inn betonglageret gjennom innstøpte stålrør.
Inne i lageret tar spesialbetongen opp varmen. Væsken, som nå har en langt lavere temperatur, sirkuleres ut igjen for ny oppvarming.
En kassett-enhet på 2x2 meter og 12 meter lang, kan typisk lagre rundt 1,5-2 megawattimer termisk energi. Varmetapet skal være bare en promille, ifølge Bergan.
For tre uker siden startet testene av pilotanlegget ved Masdar-universitetet. I første omgang er betonglageret varmet opp med en elektrisk oljevarmer, forsynt av strømnettet, til rundt 400 grader celsius. Det tilsvarer forholdene i et kommersielt anlegg, hvor varmen omgjøres til elektrisk kraft ved hjelp av dampturbin og generator.
På nyåret skal betonglageret kobles til universitetets solfangeranleggg, slik at det varmes opp av solenergi.
– De første testene viser at betonglageret fungerer minst like bra som forventet. Responskurvene vi får ut er spot on i forhold til det vi har simulert i forkant, sier Bergan.
DNV GL er involvert i prosjektet, og er i gang med å verifisere ytelsen til anlegget.
– Langt billigere enn Teslas løsning
Pilotanlegget består av to moduler, hver med en kapasitet på 500 kilowattimer termisk energi, som kan omdannes til rundt 170 kilowattimer elektrisitet.
– Pilotanlegget er dimensjonert til å takle 1000 kilowattimer i en daglig lade/utladningssyklus. Det kan dermed forsyne 16 norske husstander med energi i ett døgn, med tanke på at det største energibehovet husholdningene i Norge har er varme. Men anleggene selvfølgelig få langt større kapasitet enn dette i framtiden, sier direktør for engineering, Christopher Greiner.
Regnestykket er basert på et årlig forbruk på 20.000 kilowattimer per husstand.
– Hva vil det koste å ta lagringsteknologien i bruk?
– Vi kan levere lagringsmoduler til rundt 25 dollar per kilowattime varmekapasitet. For store prosjekter vil kostnaden typisk være lavere. Et lager med totalkapasitet på 3 gigawattimer, som kan levere 1 terawattime energi per år i en daglig lade/utladesyklus, vil koste rundt 75 millioner dollar, eller kanskje mindre, sier Bergan.
– Sammenlignet med Tesla’s utsikter for batteriløsninger for storskala energilagring, oppgitt til 250 dollar per kilowattime kapasitet, er dette særdeles konkurransedyktig, føyer Greiner til.
Varsler demoanlegg
Nå er EnergyNest på jakt etter passende partnere til et nytt pilotanlegg, som kan demonstrere betonglageret, helst i tilknytning til vindkraftverk. Denne gangen vil de bruke vann og damp som varmebærende væske.
– Et slik anlegg kan omdanne overskudds-vindenergi til prosessdamp for industrien, eller til elektrisk kraft og varme i form av fjernvarme til husholdninger, sier Bergan.
– Vi har samtaler med mange store energiaktører, også i Norge. Pilotanlegget i Masdar City er et forsknings- og demonstrasjonsprosjekt. Nå planlegger vi et kommersielt pilotanlegg med bruk av andre energikilder, sier Bergan.
Om få uker skal selskapet til klimaforhandlingene COP21 i Paris og holde innlegg, både i den åpne og lukkede delen av forhandlingene.
– Vi håper at norske politikere gir oss drahjelp når de hører om prosjektet og ser at denne teknologien legger til rette for økt bruk av fornybar energi, sier Bergan.
Pilotprosjektet er en del av forskningsprogrammet Energix, Forskningsrådets satsing på utvikling av teknologi til omstilling av energisystemet. Energynest har fått 9,75 millioner fra Forskningsrådet og drøyt fire milloner fra Innovasjon Norge til å gjennomføre pilotprosjektet.
