Én af konceptets vigtigste fordele er, at lagringskapaciteten nemt og billigt kan opgraderes ved blot at opsætte flere tanke med varme sten.
Én af konceptets vigtigste fordele er, at lagringskapaciteten nemt og billigt kan opgraderes ved blot at opsætte flere tanke med varme sten.

Foto : Stiesdal Storage Technologies

Stiesdal og energikoncern går sammen om at bygge Danmarks største ellager

Henrik Stiesdals koncept med el til el-lagring i varme sten bygges nu i stor skala. Med i projektet er også Danmarks største energikoncern, Andel, der nu investerer 75 millioner i Stiedals energilagringsvirksomhed.

‘El til el’-lagring i stor skala er én af de vigtigste brikker, der fortsat mangler at blive lagt for at fremtidens elsystem kan hænge sammen, hvis det skal være baseret 100 procent på fluktuerende elproduktion fra vind og sol.

Mens konventionelle batterier er interessante i forhold til at levere stor effekt over kort tid, er der også behov for løsninger, der billigt og effektivt kan lagre større mængder energi og understøtte elforsyningen i dage og måske uger, hvis vind og sol ikke slår til. Ét svar på den udfordring kan være store, isolerede ståltanke fyldt med varme sten.

Derfor investerer Danmarks største energikoncern, Andel (tidl. Seas-NVE, red.), nu 75 millioner kroner i Stiesdal Storage Technologies, mens parterne samtidig annoncerer et fælles projekt om at opføre et storskala stenlager, som skal sluttes til ét af de to østdanske distributionsnet, der hører under Andel-koncernen.

Begge parter har gennem flere år arbejdet på forskellige aspekter af energilagring i varme sten i hvert sit pilotprojekt på DTU Risø, der også tidligere har været omtalt her på GridTech.

Læs også: Energiselskab tester sten-energilager i skala 1:3000

Ellagring skal gøres kommerciel

Målet med projektet, der også har modtaget godt 21 millioner kroner i støtte fra EUDP, er at gøre ellagring til en god forretning. 

»Der findes endnu ikke kommercielle løsninger på problemet med at få balance mellem forbrug og produktion i et 100 procent VE-scenarie, men det håber vi at levere med vores ‘GridScale’-energilagringssystem. Og vi er utrolig glade for at have fået Andel ind som strategisk partner i projektet,« siger Henrik Stiesdal, der er grundlægger og adm. direktør i Stiesdal Storage Technologies.

For Andel er vigtigheden af et gennembrud for storskala energilagring yderst presserende. Koncernens netselskab Cerius dækker Lolland og Falster, hvor en række nye store solcelleanlæg i øjeblikket er sat på pause på grund af flaskehalse i transmissionsnettet.

Her ville billig ellagring derfor være et alternativ til dyre netforstærkninger.

»Nede på Lolland ville et langtidslager som det her kunne give mening. Nu er kapaciteten på det her anlæg jo ikke noget, der rykker det store, men det er også et første forsøg, hvor vi først og fremmest skal blive klogere på, om sådan et anlæg her kan blive en forretning, der kan bære,« siger udviklingschef i Andel, Ole Alm.

Henrik Stiesdal har tidligere til Ingeniøren luftet ambitioner om at få prisen pr. lagret kWh ned under 10 dollars, mens lithium-ion-teknologi i dag ligger i omegnen af 150-200 dollars/kWh

Største ‘batteri’ i Danmark

Det er Stiesdal-selskabets GridScale-koncept, der nu arbejdes videre med, og det nye, fælles anlæg vil få en energikapacitet på 10 MWh og en op- og afladeeffekt på henholdsvis 4 MW og 2 MW. Dermed bliver ellagringsanlægget væsentligt større end det hidtil største nettilsluttede batteri på Bornholm, der har specifikationerne 1MW/1MWh.

Lageret består som minimum af én kold og én varm tank, der indeholder lagringsmediet, som udgøres af basalt knust til ærtestørrelse. Et af konceptets fordele er, at der relativt let og billigt kan tilføjes energikapacitet ved at sætte flere tanke på.

Artiklen fortsætter under illustrationen.

Stiesdal, energilagring, principskitse, gridscale

Ved opladning (tv) driver motoren kompressoren, der opvarmer kold luft fra den varme ende af kolde tank og sender den op i den øverste ende af den varme tank, hvor den opvarmer stenene i tanken.
Fra den kolde ende af samme tank køles luften ned med en køler og ekspanderes og nedkøles yderligere via turbinen.
Herfra ledes den kolde luft ind i den kolde ende af den kolde tank og skubber hermed den varme luft opad i tanken.
Ved afladning (th) har turbine og kompressor byttet plads i grafikken, og motoren fungerer som generator.
Her flyder den kolde luft fra den kolde tank ind i kompressoren, hvor den bliver opvarmet lidt ved kompressionen og ledes ind i den kolde ende af den varme tank.
Her optager luften gradvist varmen fra lageret, og fra toppen af den varme tank sendes varm luft ind i turbinen, der både driver kompressoren og trækker generatoren.
Luften afkøles ved ekspansionen og ledes ned i den varme ende af den kolde tank, hvor den gradvist afsætter varmen i tanken.

Illustration: MI Grafik & Stiesdal A/S

Lageret oplades ved hjælp af en varmepumpe, som tager luft ved cirka 350 grader ind fra den ‘kolde’ tank, og ved hjælp af energibidraget fra overskudsstrøm opgraderer temperaturen og sender luften ind i den varme ende af den varme tank, hvor stenene kan blive op mod 600 grader varme.

Når den varme tank aflades, presses luften ud gennem en gasturbine, der driver en generator og producerer strøm. I processen udvides og afkøles luften, hvorefter den føres tilbage i den kolde tank. Det er parternes forhåbning, at systemets overordnede virkningsgrad kommer til at ligge på 60 procent.

Selvom konceptet har været på tegnebrættet længe, er det først for nyligt Stiesdal og hans hold har fået de sidste komponenter på plads.

»Vi har lavet en række yderligere forsøg med blandt andet fuldskala-tanke og har senest fået udviklet det skræddersyede turbo-maskineri, som er nødvendigt i sådan et anlæg. Det er ikke en hyldevare, så det var nødvendigt at få alle de her ting på plads, inden vi kunne lave et egentligt projekt. De ting er på plads nu,« siger Henrik Stiesdal og fortsætter:

»Nu skal vi samle den viden, vi har indsamlet og kombinere det i én løsning, der demonstrerer, at man også kan få strøm ud af at afkøle og opvarme sten. Planen er, at vi har det oppe at køre til næste år og ret hurtigt derefter kan få nogle anlæg rejst ude i verden, så vi kan få nogle sømil under kølen,« siger han.

Vigtig at nå MW-klassen

Hvor batterierne, som nævnt, er gode til korttidslagring, er stenlager-teknologien ifølge Henrik Stiesdal en oplagt kandidat til det, han kalder mellemlang lagring af el, der højst strækker sig over en uges tid. 

»Skal det lagres længere tid end det, bliver varmetabet i stenlageret for stort. Tankene har omkring en halv til en hel procents varmetab om dagen. Det betyder ikke noget for nogle få dages varighed, men over eksempelvis en hel måned, æder det simpelthen for meget – så skal man i stedet lagre sin energi kemisk i brint,« siger Henrik Stiesdal.

Selvom det kommende anlæg bliver en af de største ellagringsenheder i Danmark, er dets specifikationer endnu for små til for alvor at batte i elsystemet, medgiver han, og understreger også, at der er tale om et demonstrationsanlæg.

»Det vigtige her er, at vi demonstrerer et anlæg i en størrelse, der giver mening at producere i en kommende serie-udgave. Derfor er vi nødt til at komme op i MW-klassen, for den turbine- og kompressor-teknologi, vi bruger, vil virke på nogenlunde samme måde, om det var 2 MW eller 10 MW,« siger Henrik Stiesdal.

Modellerer europæisk potentiale

Innovationsprojektet løber over tre år og har et samlet budget på 35 millioner kroner. Udover Stiesdal og Andel tæller partnerkredsen Aarhus Universitet, DTU, Welcon, BWSC, Energi Danmark og Energy Cluster Denmark. 

Som led i projektet skal partnerne levere en energisystemanalyse og en designoptimering af et generisk stenlager. Man vil eksempelvis kombinere den model for Europas energisystem, som Aarhus Universitet har udviklet, med DTU’s model for optimering af gasturbiner, så man både får et indblik i stenlagerets potentielle rolle i europæisk kontekst og optimere designet derefter.

»Vi skal fodre de her modeller med forskellige forudsætninger, så vi kan få et bedre billede af, hvad det forventede lagerbehov bliver ude i Europa, og selvfølgelig veje stenlagring op imod de andre former for lagring,« siger Henrik Stiesdal.
 

Prøv GridTech

Få 3 ugers gratis og uforpligtende prøveabonnement

Klik her