Det næste store batterigennembrud handler ikke nødvendigvis om flere kilometer i elbilen. Det kan i stedet handle om noget langt mere jordnært: billigere strøm, når solen ikke skinner, og vinden ikke blæser.
Forskere fra Institute of Metal Research under Chinese Academy of Sciences har udviklet en ny type jernbatteri, der kan lagre store mængder energi langt billigere end traditionelle litiumbaserede løsninger. Det fortæller South China Morning Post.
Ifølge forskerne er råmaterialet jern i øjeblikket mere end 80 gange billigere end litium, og netop den forskel kan få stor betydning for fremtidens energilagring. Jo billigere det bliver at gemme strøm fra solceller og vindmøller, desto lettere bliver det at udnytte den grønne strøm, når den faktisk er brug for. Det kan på sigt være med til at stabilisere elnettet og presse omkostningerne ned.
Holder i 16 år uden kapacitetstab
Det kinesiske gennembrud handler om et såkaldt all-iron flowbatteri. I modsætning til batteriet i en elbil er det ikke lavet til at være kompakt og let. Det er lavet til at stå stationært og lagre store mængder energi til elnettet.
Den nye prototype klarede ifølge forskerne 6.000 opladnings- og afladningscyklusser. Det svarer til mere end 16 års daglig brug. Endnu mere opsigtsvækkende er påstanden om, at batteriet gjorde det uden målbart tab af lagerkapacitet. Samtidig skulle systemet have en lækagesikkerhed på 99,4 procent og en energieffektivitet på 78,5 procent ved høj belastning.
Det er især vigtigt, fordi flowbatterier længe har haft et praktisk problem: De aktive materialer kan nedbrydes eller sive gennem membranen i batteriet. Når det sker, falder levetiden og effektiviteten. Den kinesiske forskergruppe forsøger at løse problemet ved at ændre selve molekylestrukturen i elektrolytten. Kort fortalt har forskerne skabt en slags kemisk beskyttelse omkring jernet, så materialerne ikke så let angribes eller vandrer over på den forkerte side af batteriet.
Ikke til elbiler – men til elnettet
Man skal ikke forvente, at den nye teknologi pludselig dukker op i en familiebil. Flowbatterier er typisk store systemer, hvor energien lagres i væske, der pumpes rundt mellem tanke. Det gør dem tunge og pladskrævende, men også interessante til store stationære anlæg. Derfor er det især relevant for energiselskaber, solcelleparker, vindmølleparker og store industrielle installationer.
I dag er en af de store udfordringer ved grøn energi, at produktionen svinger voldsomt. Danmark kan have timer med masser af billig vindstrøm, men også perioder hvor produktionen falder, og strømmen bliver dyrere. Billige batterier med lang levetid kan gøre det lettere at gemme overskudsstrøm og sende den tilbage i nettet senere.
Jern kan blive litiums billige modspiller
Litium-ion-batterier har vundet i elbiler, mobiler og computere, fordi de kan lagre meget energi på lidt plads. Men til elnettet er kravene anderledes. Her betyder pris, sikkerhed, levetid og skalerbarhed ofte mere end lav vægt.
Jern har flere fordele. Det er billigt, udbredt og langt mindre følsomt over for de samme forsyningsproblemer som litium, nikkel og kobolt. Samtidig bruger all-iron flowbatterier vandbaserede elektrolytter, hvilket gør dem mindre brandfarlige end mange litiumbaserede løsninger.
Det er også derfor, teknologien allerede er i spil internationalt. I USA arbejder blandt andre ESS Tech med jernbaserede flowbatterier, og selskabets løsninger er blandt andet blevet knyttet til energilagring for Google.
Stadig langt fra masseudrulning
Selv om tallene er lovende, er det værd at holde fødderne på jorden. Der er tale om et forskningsgennembrud og en prototype – ikke et færdigt produkt, der står klar til at overtage energimarkedet i morgen. Vejen fra laboratoriet til store, kommercielle batterianlæg er lang. Teknologien skal skaleres, testes i virkelige anlæg og bevise, at økonomien holder uden for kontrollerede forsøgsopstillinger.
Men perspektivet er stort. Hvis jernbatterier kan levere lang levetid, høj sikkerhed og lav pris i stor skala, kan de blive en vigtig brik i den grønne omstilling. Og netop det kan i sidste ende ramme forbrugerne dér, hvor det mærkes mest: på elregningen.
Forskerne har offentliggjort deres arbejde på mediet Advanced Energy Materials.
