Lagring af energi – Power-to-X spiller nøglerolle

Hvordan kan man lagre energi?

Helt overordnet betyder lagring af energi, at man holder på energien, så den kan frigives, når behovet for den opstår. Det er afgørende for den grønne omstilling at tænke i nye måder at lagre energi på, hvis vi skal kunne omstille vores energinet til udelukkende at køre på vedvarende energi. Heldigvis findes der allerede mange måder, og i princippet kan alle former for energi lagres. Kerneenergi kan for eksempel lagres i atomkerner, og varmeenergi kan lagres ved at varme vand op. El lagres som statisk elektricitet. Det er det, du kender fra, når du gnider en ballon mod din trøje og kan få den til at sidde fast på en væg.

Lagring af energi i Danmark nu og i fremtiden

I 2023 kom 63% af Danmarks elproduktion fra sol- og vindenergi. Heraf udgjorde vind 54%. Vindenergi spiller derfor en rigtig stor rolle i forhold til lagring af el. Vindmøllerne er dog afhængige af blæst, for at kunne snurre rundt. I nogle perioder snurrer de næsten ikke, og i andre perioder blæser det så meget, at de leverer mere strøm, end vi kan nå at bruge. Udsvingene løser vi ved at sende noget af energiproduktion til nabolande via kabler. Men i fremtiden er det ikke sikkert, at vandkræft og kræftværker i udlandet har kapaciteten til at lagre det hele. Der vil derfor opstå et behov for at udnytte overskudstrømmen fra vindmøllerne til noget andet eller at kunne gemme den i længere tid.

Hvis vi vil omstille hele samfundet til at anvende grøn energi, skal vi altså først og fremmest løse denne udfordring: vi skal kunne lagre energien til de perioder, hvor det er vindstille og solen ikke skinner, hvilket kan være flere uger i løbet af et år. Derudover har vi også brug for brændstoffer og energi til den del af samfundet, der ikke kan fungere på el og batterier. Det gælder transport med fly, skibe og lastbiler og processer i dele af vores industri, der har brug for eksempelvis meget høj varme. Her er det, man kalder for Power-to-X, et rigtigt godt bud. Læs mere om, hvad det er nedenfor.

Power-to-X: Lagring af el som brændstoffer ved elektrolyse

En mulighed for lagring af energi er, at man kan bruge strømmen til at producere brændstof. Det kan være brint eller brændstof til for eksempel fly og lastbiler. Den teknologi, man bruger til dette, kaldes elektrolyse. Elektriciteten kan omdannes via elektrolyse til brint, der enten kan anvendes direkte eller kombineres med andre elementer og raffineres til brændstoffer eller kemikalier. Det er denne proces, der bruges i Power-to-X.

Elektrolyse foregår på den måde, at man anvender den elektriske energi til at drive kemiske reaktioner, der for eksempel kan spalte vand til ilt og brint. Ilten kan sælges til industrien, og brinten, der er meget rig på energi, kan bruges til brintbiler eller til produktion af strøm og varme i brændselsceller.

Nedefor ses, hvordan brinten og ilten spaltes i vand ved elektrolyse.

Illustration: Energistyrelsen

I øjeblikket er omdannelsen af strøm til brint den Power-to-X-proces,  som vi anvender mest. Vi har bredt kendskab til processen, og vi kan gennemføre den i stor skala. Det er dog en både dyr og energikrævende proces. En tredjedel af energien i den strøm, der anvendes til elektrolyseprocessen, går tabt. Brinten rummer to tredjedel af den energi, der bruges til at fremstille den.

I fremtiden vil Power-to-X komme til at omfatte nye teknologier, der kan omdanne strømmen direkte til for eksempel grønne flybrændstoffer. Disse teknologier findes, men vi er endnu ikke langt nok i udviklingen til at kunne anvende dem til produktion i stort omfang.

Power-to-X kan også sikre os kemikalier til fremstilling af medicin, plastik og mange andre af de produkter, vi kender fra vores dagligdag, og som i dag fremstilles af fossile ressourcer.

Det er høje ambitioner om, at Power-to-X løse to af de store udfordringer i den grønne omstilling. Det skyldes, at vi med teknologien kan omdanne den grønne strøm til flydende (CO₂-neutrale) brændstoffer, som, i modsætning til strømmen, kan lagres let og forholdsvis billigt. Samtidig kan disse brændstoffer bruges på samme måde som fossile brændstoffer og dermed også til lastbiler, fly mm.

Lagring af energi i fjernvarmesystemet

Det er flere forskellige muligheder for at lagre vedvarende energi i fjernvarmesystemet  –  både til lagring af sol og vind.

Kraftvarmeværkerne bruger solvarme til at varme op vandet i fjernvarmesystemet op. Det foregår ved, at solens stråler skinner på en sorte paneler, hvor fjernvarmevandet løber. Solvarmeanlæggene kan varme fjernvarmevandet helt op til 90 grader. Kraftvarmeværkerne har derfor nogle store vandtanke, som de varmer op med solvarmen om dagen og køler ned ved at sende varmen ud til forbrugerne om natten. På den måde kan varmeværkerne levere solvarme hele døgnet rundt og kan dække ca. 25 % af deres produktion med solvarme.

Fjernvarmesystemets lagertanke kan også lagre vindmøllestrøm ved at bruge elektriciteten til at varme vandet op.

Strømmen kan varme vandet op via varmepumper og varmelegemer. I de perioder, hvor
vi bruger overskudsstrøm fra vindmøller til at varme jernvarmevandet op, slipper vi for at bruge brændstoffer på at lave varme.

Lagring af energi med damvarmelagre

Med damvarmelagere har varmeværkerne mulighed for at gemme solvarme til om vinteren. Et damvarmelager er et kæmpestort hul i jorden − der kan være helt op til 200.000 kubikmeter. Damvarmelageret fyldes med vand, der i løbet af sommeren kan varmes op til 90 grader. På den måde kan varmen bruges til at lave fjernvarme helt frem til årets koldeste måneder.

Varmeværkerne kan dække over halvdelen af deres årlige produktion med solvarme, selvom der er mange måneder uden solskin.

Ulempen er, at lagereffektiviteten ikke er ret høj i damvarmelagre. Damvarmelagre kan tabe helt op til 20 % af varmen fra om sommeren til februar måned.
Det skyldes, at det ikke kan betale sig at isolere lageret ned mod jorden. Solvarme er nemlig så billigt, at det bedre kan svare sig bare at producere noget mere varme.

Lagring af energi med varmepumper

Varmepumper er smarte, fordi de effektivt kan omdanne energi til varme. Det er praktisk i et energisystem, hvor der af og til bliver produceret mere el, end der skal bruges. Varmepumper bruger elektricitet til at skabe tryk, der flytter varmen i et kredsløb. Den energi, som bruges til at skabe tryk er meget lavere end den varmeenergi, som man får ud af varmepumpen. En varmepumpe leverer i gennemsnit tre til fem gange mere energi, end der er blevet tilført som el.

Varmepumpers kredsløb består af en kold side, hvor der er lavt tryk og en varm side, hvor der er højt tryk. I kredsløbet løber der en lun væske. Når væsken sendes ind på den kolde side, afgives varmen fra vandet til varmepumpe-væsken, så den fordamper grundet kolde temperature. Den fordampede gas bliver herefter sendt igennem en kompressor, der øger trykket og får gassen til at blive opvarmet til en høj temperatur. Gassen sendes til en kondensator og fortættes til væske igen. Når det sker afgiver gassen varmen til en væske, der opvarmes, trykket sænkes igen og gassen sendes retur til fordamperen. Og sådan gentager det sig igen og igen.

Varmepumper kan både bruges til opvarmning af huse, til produktion af fjernvarme eller til levering i industrielle processer.

Kilder: Data i denne artikel stammer fra DTU og Energistyrelsen.

Er du nysgerrig på mere inden for energi?

Der er rig mulighed på at blive klogere på alt om grøn strøm i vores vidensarkiv. Du kan for eksempel tage et kig på nogle af disse artikler:

Hvad er forskellen på sort strøm og grøn strøm? 

Biomasse og biogas – hvad er forskellen?

Solenergi – hvordan fungerer en solcelle?

Hvad er CO2 og hvordan fungerer kulstofkredsløbet?

Geotermi – hvad er det?

Alt du bør vide om fossile brændstoffer.