Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Højeffektive batterier skal sikre energi, når den vedvarende ikke kan følge med

Et nyt forskningsprojekt ved Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet, vil udvikle højeffektive, men billige centrale komponenter i såkaldte flowbatterier. Målet er at skabe disruption inden for stationære batterier, som er nødvendige for overgangen til et grønt energisystem.

05.03.2020 | Heidi Søndergaard

Projektet ledes af professor Anders Bentien (billedet) på Aarhus Universitet. Partnere i projektet er DTU Energy og Korea Institute of Science and Technology samt virksomhederne VisBlue og Danish Power Systems, som producerer henholdsvis flow batterier og membraner til stakke. Foto: Lars Kruse, AU Foto.

Flowbatterier er billige og robuste, og over de seneste fem år er udviklingen af denne væskebaserede batteriteknologi gået stærkt.

Med en bevilling på 11 mio. kr. fra Innovationsfonden har en håndfuld forskere nu startet et nyt projekt op, som skal bane vejen for næste generations flowbatterier, som er altafgørende for fremtidens vedvarende energisystem. Fokus for projektet er de såkaldte stakke, som udgør en af hovedkomponenterne i flowbatterier:

”I projektet ser vi på en meget central og specifik komponent i et flowbatteri, hvor der er et stort potentiale for optimering. Komponenten kaldes stakken, og projektet vil forsøge at opgradere denne, således at den får en væsentligt højere virkningsgrad og væsentligt lavere pris,” siger professor Anders Bentien, som er ekspert i flowbatterier ved Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet.

Teknologien bag flowbatterier opstod i 1980’erne og virker ved at lagre elektricitet i væske, oftest i en vandig vanadium-opløsning, der primært består af svovlsyre og vanadium.

Princippet i et vanadium flowbatteri virker ved, at to adskilte, men identiske vanadium væsker pumpes ind i stakken. Når væskerne oplades, afgives og optages elektroner i de to væsker, og herved opnår de forskellige oxidationstrin.

(Artiklen fortsætter under billedet)

"I projektet vil vi udvikle nye membraner samt optimere geometrisk design af stakkene, som kan gøre flowbatterier både billigere og mere bæredygtige," siger Professor Anders Bentien. Foto: Lars Kruse, AU Foto.

Energitætheden i flowbatterier er lavere end i litium-ion-batterier, som kendes fra eksempelvis mobiltelefoner, men levetiden er til gengæld meget lang. Samtidig er teknologien relativt billig, og batteriet kan ikke bryde i brand. Derudover er det meget nemt at genanvende vanadium, da det er den samme væske, som bruges på begge sider i batteriet.

Det gør flowbatterier meget velegnede til lagring af sol- og vindenergi, og det nye projekt sigter efter at reducere prisen yderligere:

”For stationær el-lagring er det overordnede mål at opnå en ’levelized-cost-of-electricity-storage’ under 0,05 euro pr. kWh pr. cyklus, som anses for tærsklen for, hvornår batterier skaber disruption inden for lagring af vedvarende energi,” siger Anders Bentien og fortsætter:

”Stakken udgør en signifikant del af det samlede flowbatteris pris, og en mere effektiv stak vil derfor kunne reducere prisen. De seneste fem år er der ikke sket nogen signifikant forbedring af stakke. Materialeforbruget og vægten er stadig den samme omkring 30 kg per kW. I projektet vil vi udvikle nye membraner samt optimere geometrisk design af stakkene, som kan gøre flowbatterier både billigere og mere bæredygtige.”

Projektet ledes af professor Anders Bentien på Aarhus Universitet. Partnere i projektet er DTU Energy og Korea Institute of Science and Technology samt virksomhederne VisBlue og Danish Power Systems, som producerer henholdsvis flow batterier og membraner til stakke.


Projektfakta

  • Innovationsfondens investering: 11,2 mio. kr.
  • Samlet budget: 14,9 mio. kr.
  • Varighed: 3 år
  • Officiel titel: DanFlow: High efficiency membranes and stacks for flow batteries

 


Om parterne

Aarhus Universitet: Institut for Ingeniørvidenskab, AU, forsker i materialer til batterier til stationær lagring. Fokus er især på opskalering og test af nye vandige batterikemier, hvor materialerne har lav pris, er nemt tilgængelige, lille miljøpåvirkning og lang levetid.

VisBlue: VisBlue med placering i Aarhus blev grundlagt i 2014 og har udviklet og kommercialiseret mellemstore vanadium flowbatterier til lagring af strøm, eksempelvis større solcellesystemer og vindmøller. VisBlue har unikke kompetencer inden for kemiske processer, batteristyringssystemer og optimering af flow battery styring og beskæftiger 12 personer.

Danish Power Systems: DPS i Kvistgaard blev stiftet 1994 af tre forskere på DTU Kemi og er en udviklings- og forskningsbaseret virksomhed inden for kemi og energi med hovedvægt på materialer til brændselsceller, elektrolyse og flow batterier. Virksomheden har i dag 16 ansatte.

DPS er af meget få virksomheder i verden, som mestrer fremstillingen af det materiale - polybenzimidazol (PBI) - som plastmembranen til cellerne laves af. DPS producerer komponenter og enkeltceller til de nævnte teknologier og har betydelig eksport til store dele af verden.

DTU: DTU Energi er et institut på Danmarks Tekniske Universitet med fokus på materialer, komponenter og systemer til bæredygtige energiteknologier. Instituttet har omfattende erfaring med udvikling af batterimaterialer og karakterisering af batterier.

 

Korea Institute of Science and Technology: KIST er en koreansk forskningsinstitution i Seoul grundlagt i 1966 med 1.800 videnskabelige medarbejdere, gæsteforskere og studerende. KIST har samarbejdet med DTU Energi og DPS i mange år, bl.a. med støtte af IFD og den koreanske regering, og har stor ekspertise indenfor brændselsceller og flow batterier.


Kontakt

 

Anders Bentien, professor
Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet
Mail: bentien@eng.au.dk
Tlf: +45 30 36 95 15

AU Engineering, Institut for Bioteknologi og kemiteknologi