Lagring är viktigt i ett klimatvänligt energisystem

Med ett modernt elproduktionssystem där sol, vind och vatten är basen för elproduktionen kan det blir obalanser i tillgången till el. Vindkraft producerar bara när det blåser, solceller bara under dagen och mycket mer under soliga dagar än under molniga. Vattenkraft är beroende av regn och vattenmagasin.

Vattenkraft och pumpkraftverk

Ett sådant elsystem kräver lagringsmöjligheter så att överskottsproduktion av el kan lagras för att användas när elproduktionen är låg. Vattenkraft kan dock också fungera för att lagra energi. Det kan göras genom att spara vatten i vattenmagasinen när sol och vind producerar mycket el. Dessutom kan pumpkraftverk utnyttjas. Pumpkraftverk fungerar så att vatten pumpas upp till ett vattenmagasin på hög höjd när det finns överskott på el. Sen används detta vatten för att producera el när det finns en bristsituation.

Förutom att producera el är vattenkraft när den producerar ett bra sätt att kontrollera och reglera frekvensen i ett elsystem. Vindkraft och solceller är dåligt för det ändamålet.

Vattenmagasin är ett storskaligt och långsiktigt sätt att lagra energi. Pumpkraftverk är storskaligt men mer kortsiktigt än vanliga vattenmagasin och vattenkraftverk. Sverige har gott om vattenkraft och vattenmagasin men bara två pumpkraftverk idag. Tidigare har det funnits ytterligare två.

Problemet med vattenkraft och vattenmagasin är att det starkt negativt påverkar djurlivet i floder och sjöar.

Komprimerad tryckluft

Ett annat storskaligt och kortsiktigt sätt att lagra energi är lagring genom komprimerad tryckluft (Compressed Air Energy Storage, CAES). I världen finns det bara två anläggningar, en i Tyskland och en i USA. Luft komprimeras och sparas i en reservoar, antingen i underjordiska grottor/akvifärer, i kärl eller rörledningar ovan jord.

Vid tillfällen då efterfrågan på elektricitet istället är högre än tillgången, hettas den komprimerade luften upp, expanderar, och leds via en expander alternativt genom en konventionell turbingenerator för att producera elektricitet. Vid kompressionen av luften produceras också en massa värme som kan användas i fjärrvärmesystem.

Batterier

Batterier är det vanligaste småskaliga sättet att lagra energi. Det är också ett kortsiktigt sätt. Batterier är än så länga ganska dyra men kostnaderna har minskat snabbt, mycket på grund av utvecklingen av elbilar och ny batteriteknik.

Idag är litium-jonbatterier den dominerande tekniken tillika den billigaste. Andra batterityper är bly-syrabatterier (har länge använts i bilar och används i väldigt småskaliga solenergisystem som reservkraft eller i telekommunikationssystem), natrium-svavelbatterier,  natrium-metallhalidbatterier, flödesbatterier (zink-bromidbatterier och vanadin redox batterier). Av litiumjonbatterier finns en mängd olika typer.

Batterier för energilagring används idag främst i Japan och USA. Litiumjonbatterier passar väldigt bra ihop med småskaliga solcellsanläggningar för dygnslagring av energi så att det överskott som produceras på dagen kan användas lokalt på natten. Batterilagringssystem är också bra för regleringen av frekvensen i ett elsystem. Idag är det emellertid inte lönsamt med batterilagring för små solcellsproducenter. Elsystemet i Sverige skulle dock må bra av lagring hos små producenter då det ger många fördelar. Flera fabriker för att tillverka litiumjonbatterier byggs och planeras i Sverige.

Ett problem med moderna batterier som litiumjonbatterier är att det behövs en massa metaller, mineraler och andra råvaror som måste brytas i gruvor. Det handlar om litium, grafit, kobolt, nickel, mangan, aluminium med mera. Till vanadin redox batterier behövs vanadin. Gruvbrytning innebär en hel del miljöproblem och utvinning av litium är bland de mest problemastiska och miljöfarliga. Sverige har stora tillgångar av grafit, titan och vanadin men fyndigheterna av titan och vanadin är svårbrytbara. Dessutom finns troligen också stora tillgångar av nickel och kobolt.

Litiumjonbatterier är även problematiska ur en annan synpunkt. De är brandfarliga.

Vätgas

Ett annat sätt att långsiktigt lagra energi är att framställa vätgas genom elektrolys när det finns gott om el för att lagras och sen användas för att producera el när elproduktionen är liten. Detta är speciellt användbart ihop med vindkrafts- och solcellsanläggningar. Från vätgasen kan det också produceras metangas (elektrometan) som kan användas på samma sätt som naturgas och biogas.

Svänghjulsteknik

Ytterligare en metod för att lagra energi är svänghjulsteknik. Denna teknik används ofta i UPS-lösningar (avbrottsfri kraftförsörjning). Används i stor utsträckning i USA för att reglera och garantera frekvensen i elnätet. Två andra typer av energilagring är magnetisk energilagring med hjälp av supraledare (SMES) eller lagring i superkondensatorer.

Läs mer:

• Klimatomställning
• Planerade gröna vätgasanläggningar
• Vätgas
• Elektrobränslen – för en enklare klimatomställning