Indsendt af
Danmarks Tekniske Universitet
Resumé
Der foreslås udvikling af teknologier til sikring af fremtidig mulighed for effektiv og konkurrencedygtig lagring af energi i former, som er egnede til integration i det fremtidige danske energisystem. Lagringsfaciliteter skal varetage centrale funktioner som:
- Forsyning af mobil energi til transportområdet - såvel let passagertransport som tung lastbiltransport, luft- og søvejstransport
- Balanceringsydelser i det fremtidige el-system
- Sikre energiforsyning i perioder, hvor de vedvarende energikilder er utilstrækkelige til at tilfredsstille efterspørgselen
- Minimering af investerings- og driftsudgifter i fremtidens energisystem
- Optimal sammenhæng mellem de tre store og vigtige områder i energisystemet: El, gas og varme
- Udvikling af nye løsninger skal give muligheder for vækst og jobskabelse i forbindelse med eksport af energiteknologi.
Udfordring og muligheder
Den politiske målsætning for fremtidig energiforsyning af Danmark er en fuldstændig uafhængighed af fossile kilder i 2050.
Men 100 % vedvarende energiforsyning forudsætter mulighed for lagring af betydelige mængder energi. For det første skal hele transportområdet, som forbruger over 30 % af det samlede endelige energiforbrug, forsynes af mobile energilagre med tilstrækkelig kvalitet til at blive efterspurgt af forbrugerne og til at forsyne hele transportområdet, vel at mærke ikke blot let persontransport, men også tung godstransport, marin transport og lufttransport.
Samtidig vil der være behov for forsyningsbackup i perioder med utilstrækkelig produktion fra vedvarende energikilder ligesom der vil være behov for backup til vedligeholdelse af spændingskvalitet og forsyningsstabilitet i el-nettet ved hurtige variationer i forbrug og produktion af el eller ved fejl i meteorologiske forudsigelser af vedvarende produktion.
Danmark har fremragende elektrokemisk ekspertise, såvel indenfor industri som forskning, som både kan udnyttes til udvikling af nye, bedre batterier med højere energitæthed end i nuværende batterier, og til udvikling af effektive elektrolyseteknologier til fremstilling af kemiske brændstoffer (ud fra vedvarende el) i lighed med de fossile brændsler, vi benytter i dag, og hvortil den allerede eksisterende infrastruktur direkte kan udnyttes - eksempelvis i form af underjordiske gaslagre eller transmissions- og distributionsnet til gasformige brændstoffer.
Målsætning
- Udvikling af nye batterityper der kan energiforsyne primært køretøjer med tilstrækkelig energi til at sikre kørselskomfort og –muligheder (distancer, ladeintervaller) på niveau med hvad vi i dag kender og er tilfredse med for fossile mobile energilagre.
- Udvikling af teknologi til fremstilling af grønne syntetiske brændstoffer, eksempelvis i form af brint eller syntetisk naturgas, som kan oplagres i enorme mængder i saltkaverner eller akviferer i undergrunden og sikre samme mobilitet af gods og personer, som allerede i dag er en afgørende forudsætning for vort velfærdssamfund.
- Udvikling af materialer og teknologier til økonomisk udnyttelse af varmelagring. Varmetab i forbindelse med konvertering af energi mellem forskellige former er ofte en alvorlig økonomisk hindring for kommerciel udnyttelse på grund af den tilhørende lave effektivitet. Hvis den udviklede varme kan lagres og udnyttes f.eks. ved tilbagekonvertering, vil det have betydelige positive konsekvenser for den samlede systemøkonomi.
Innovationsbehov
- Forskning i og udvikling af nye batterityper med høj energitæthed. Der er behov for en langsigtet indsats med henblik på forståelse af irreversible mekanismer i f.eks. metal-luft batterier. Det drejer sig endvidere om forståelse af materialer, grænsefladeprocesser, og katalyse.
- Forskning i og udvikling af bedre elektrolyseteknologier til effektiv og økonomisk fremstilling af udgangsstoffer til brug for produktion af kemiske brændstoffer.
- Udvikling af metoder til at opsamle og fiksere CO2 fra atmosfæren med henblik på genbrug i syntetiske (grønne) kulbrinter og lignende kemiske forbindelser.
- Udvikling af materialer og systemer til lagring af varme over såvel korte som længere tidshorisonter (sæsonlagring).
De danske forudsætninger
Danmark har efter en betydelig offentlig og privat satsning over en årrække på udnyttelse af elektrokemi indenfor især brændselsceller opbygget kompetencer, som direkte kan aktiveres indenfor de her nævnte elektrokemiske teknologiområder.
Samtidig råder Danmark over et eksisterende og afskrevet naturgasnet som ligeledes direkte kan udnyttes til gasformige syntetiske brændstoffer.
Endelig har vi i Danmark, på grund af vore mangeårige erfaringer med indpasning af vindproduktion i elnettet, opnået en stor viden om hvordan store mængder fluktuerende energi kan indpasses optimalt i energisystemet.
Kommercielle danske interessenter indenfor de foreslåede indsatsområder vil eksempelvis være: katalyseindustri og forsyningsselskaber (gas, el og varme), netoperatører, balanceansvarlige, virksomheder indenfor elektronik, styring og kontrol samt softwarevirksomheder.
De involverede DTU institutter har allerede et stærkt samarbejde med relevant dansk industri fx IRD, Topsøe Fuel Cell, Haldor Topsøe, DONG Energy, Dantherm Power, H2Logic m.m.fl.
Effekter og potentialer
En indsats som beskrevet vil være en nødvendig forudsætning for reel selvforsyning med vedvarende energi inklusiv selvforsyning af den vanskelige transportsektor. Dermed vil Danmark også fremover kunne forblive helt uafhængig af import af energi - selv periodevis - hvilket vil være en favorabel position i et velfungerende og frit internationalt marked for energiprodukter. Hvis dette mål kan nås vil der være betydelige muligheder for vækst og jobskabelse i forbindelse med eksport af energiteknologi.