Fornybare energilagringssystemer for å drive fremtiden

I 2020 utgjør også fornybare energikilder 37,5 % av EUs bruttoforbruk. Dette var en økning fra 34,1 % året før, med vind- og vannkraft som utgjorde mer enn to tredjedeler av den totale elektrisiteten generert fra fornybare kilder. I 2020 gikk Sverige foran i Europa, med 60 % av energi fra fornybare kilder. Bak dem igjen var Finland (43,8 %), Latvia (42,1 %) og Østerrike (36,5 %).

Ifølge EDF genererer fornybare energikilder i dag 26 % av verdens elektrisitet, og dette forventes å være 30 % innen 2024. I juni 2022 hevdet en rapport fra det internasjonale energibyrået (IEA) at energiinvesteringer rundt om i verden ville øke med 8 % til 2,4 milliarder dollar i 2022 – en økning som hovedsakelig kommer fra grønn energi.

Hva er egentlig fornybar energi? I hovedsak er det energi som er bærekraftig. Ren, rimelig og pålitelig energi man aldri går tom for, i motsetning til ikke-bærekraftige kilder som fossilt brensel, spesielt kull som var drivstoffet under den industrielle revolusjonen.

De viktigste typene fornybar energi er sol, vind, vann, tidevann, geotermisk, og biomasse. Andre typer er havtermisk energi og biogass. Ifølge EDF representerer mengden solenergi som når jordens overflate på bare én time mer enn planetens totale energibehov på et helt år. Dette høres ut som den perfekte løsningen. Hvor mye solenergi vi kan lagre og bruke avhenger imidlertid svært mye av været og tiden på dagen, altså av hvor mye energi solen gir. Når det blåser, er vinden en utmerket kilde til fornybar energi, og det bygges stadig flere vindparker. Men disse innebærer montering av store vindturbiner som mange synes er skjemmende, selv når de er plassert langt ute på sjøen. I tillegg advarer mange eksperter om klimaavtrykket og kostnaden på slutten av vindturbinenes livssyklus. Selvfølgelig er lagringssystemer for vindkraft også begrenset av hvor mye det blåser til enhver tid.

Når det gjelder utvikling, er det vannkraft som er den mest avanserte fornybare energiressursen, som innebærer å bygge demninger eller hindringer og ha et stort reservoar for å produsere en kontrollert vannstrøm som driver en turbin. Vannkraftsenergi er ikke avhengig av været, men det krever at man bygger store strukturer og enorme reservoarer.

Tidevannsenergi ligner på vannkraftsenergi, bortsett fra at den er avhengig av at naturen produserer tidevann to ganger om dagen, som brukes til å drive turbingeneratorer. Dette betyr at energikilden ikke er kontinuerlig, men den er i det minste forutsigbar. Geotermisk energi bruker den naturlige varmen under jordens overflate, og kan brukes til å produsere strøm eller varme opp boliger. Tilgjengeligheten er imidlertid ikke garantert, for eksempel så genererer Island langt mer av denne typen energi enn Storbritannia. Til slutt har man biomasseenergi, brenning av organiske materialer for å produsere elektrisitet. Denne tilnærmingen er ikke tatt i bruk like mye som de andre, men den gir betydelige fordeler når det gjelder miljøet og de samlede kostnadene fordi den konverterer landbruks-, industri- og husholdningsavfall til fast og flytende drivstoff samt gass.

Selv om alle alternativene som nevnes ovenfor har sine fordeler og ulemper, har lagring av fornybar energi vært den største utfordringen for å få mest mulig utbytte av disse alternative energikildene. Teknologien for lagring av fornybar energi vil komme til sin rett når den er i stand til å tilby en kostnadseffektiv måte å fange opp fornybar energi på, og å frigjøre energien når den trengs. 

Det finnes i hovedsak fire typer løsninger for lagring av fornybar energi: Pumpet vannlagring, termisk energilagring, mekanisk energilagring og batteridrevne energilagringssystemer.

Innebærer å pumpe vann oppover, holde det i et reservoar og slippe det ut gjennom turbiner. Ifølge IEAs rapport om fornybar energi kommer over 50 % av Europas nye vannkraftkapasitet i 2025 fra pumpet vannlagring, spesielt i Sveits, Portugal og Østerrike. Det samme bør gjelde for Kina en gang mellom 2023 og 2025.

Innebærer lagring av overflødig energi, vanligvis fra fornybare kilder eller spillvarme, for å bruke den senere. Vann, sand og fjell kan lagre termisk energi, og International Renewable Energy Agency anslår at installasjoner med termisk energilagring kan nå en kapasitet på 800 gigawatt-timer (GWh) innen 2030.

Bruker tyngdekraften eller bevegelsen (for eksempel et svinghjul) til å lagre elektrisitet. Mekanisk energilagring kan også omfatte lagring av trykkluft eller gass, som varmes opp og utvides ved hjelp av en turbin.

Det er allment anerkjent at den mest effektive metoden for å lagre – og levere – energi som kommer fra fornybare kilder, er gjennom batteribaserte, fornybare energilagringssystemer. Jo mer batterilagring for fornybar energi man har tilgjengelig, desto mindre er behovet for de konvensjonelle strømkildene som hører fortiden til.

Energilagringssystemer fra Atlas Copco er stillegående og krever minimalt med vedlikehold, noe som gjør dem perfekte for telekommunikasjonsinstallasjoner på avsidesliggende steder eller på byggeplasser i byen. De fungerer som hybrid-lagringssystemer og er perfekte for å balansere ut toppene i etterspørsel og lave laster. Med disse fornybare energilagringssystemene kan brukerne redusere drivstofforbruket og utslippene av klimagasser, fordi de kan lagre mellom 46 kWh og 535 kWh fornybar energi og levere mer enn 12 timer med strøm med én lading.

De mest effektive systemene som bruker batterilagring for fornybar energi er basert på oppladbare litiumion-batterier (Li-ion). Disse lette batteriene med høy tetthet har blitt det foretrukne alternativet av mange grunner, ikke minst fordi et litiumion-batteri kan lagre 150 wattimer per kilo (Wh/kg). Et nikkel-metall-hydrid-batteri (NiMH) lagrer vanligvis mellom 60 og 70 Wh/kg, mens et blysyrebatteri på 6 kg bare kan lagre rundt 25 Wh/kg.

Hvis vi sammenligner litiumion med blysyrebatterier, har den første teknologien lengre levetid og bedre ytelse for uforutsigbare og variable laster og ved høye temperaturer. Nikkel-metallhydridbatteriets ytelse over tid og ved høye temperaturer er bedre enn blysyrebatterier, men det er fortsatt svakere enn det litiumion-batterier kan tilby.