7/6/2023

Utvikler batteri for både strøm og varme | #499

Teknisk Sett-episoden handler om et nytt batterikonsept som utvikles ved NTNU i et EU-prosjekt. Batteriet bruker smeltet silisiumlegering for å lagre energi, og er spesielt effektivt for langtidslagring av fornybar energi. En av de innovative egenskapene er bruk av solceller for å omdanne varmeenergi til elektrisk strøm. Batteriet kan både lades og avlades med både strøm og varme, og har en høy energitetthet som gjør det kompakt og effektivt. Selv om det fortsatt er i utviklingsfasen, anses det som en lovende løsning for fremtidens energilagring, og har potensiale for å bli en viktig brikke i den grønne omstillingen.

00:00

Podcasten diskuterer utviklingen av et innovativt, rimelig super-batteri for effektiv energilagring ved NTNU i Trondheim.

03:33

Selvfølgelig! Her er sammendraget på norsk: Silisium blir stadig viktigere for fornybar energi, da det er et rimelig og rikelig materiale for solceller og elektronikk.

07:33

Fremtidens energilagring krever innovative batteriteknologier for effektiv lagring av sol- og vindenergi over lengre perioder.

12:29

Prosjektet fokuserer på å utvikle et 100-liters faseendringsmateriale med høyere effektivitet og bærekraft fra avfallsprodukter.

Transkript

Du hører på Teknisk Sett, en podcast fra TU. Mitt navn er Jan Moberg, og jeg sitter på Lerkendal gård i Trondheim med Odd-Rikard Wallenmoth. Hei Jan!

- Richard, fint å være tilbake her. Teknologi-hovedstaden Trondheim. Hovedstaden er jo Kongsberg og... - Det er Trondheim. Bare understreke det. - Ja, du understreker det. Dere får litt konkurranse her oppe, men det er ingen tvil om at her er det mye spennende å ta tak i.

Nå skal vi snakke om noe som har titel ikke mindre enn et superbatteri.

Ja. Det er jo virkelig behov for. Nå har vi snakket om strømpris, og det varierer fra minuspriser til flere kroner, og det må jo være genialt å få ut i både tusen hjem, og ikke minst bedrifter og alt mulig. Jeg står høyt på en skulderstabilt å ha et batterihjem, som jeg kan lade opp når strømprisen er negativ. Ja, ja, ja. Det renner inn i batteriet. Og så har jeg strøm for...

resten av feilprisperioden. Og her ved NTNU så foregår det da arbeid som tilsier at man har et batteriprogram som både er rimelig

Det har høy energitetthet, noe som betyr at det ikke trenger å være så voldsomt stort. Og det kan fremstilles av materialer som vi har mye av. Og som virker på en veldig overraskende måte. Ja, måten det er løst på er jo veldig rart, men

Her er det mye spennende. Vi har fått med oss en av personene som absolutt står bak dette, professor i materialteknologi ved NTNU, Merete Tangstad. Velkommen. Tusen takk. Her er vi veldig entusiastiske. Det er bra. Lykke til. Rimelig batteri, høy energitettet og materialer som vi har mye av.

Fortell, hva er dette? Det er et veldig interessant prosjekt vi har i et europeisk konsertsrum hvor vi skal utvikle en ny langtidslagring av energibatteri, eller et termisk energilagringssystem.

I denne termiske energilagringsenheten går lagringen av energi på at vi skal smelte en legering.

Vi vet at når vi går fra fast fase til flytende fase, så må vi tilsette energi, og når vi går fra flytende fase til fast fase igjen, så får vi igjen energi. Det vil si at vi kan lade eller ta ut energi fra det at vi smelter

et fast materiale. Og det som er valgt i denne sammenhengen, det er en silisiumlegering. Og det er også en av grunnene til at vi er med, fordi vi kan silisium. I Norge kan vi silisium. Vi er best i silisium. Vi må jo være så beskjeden at vi sier det. Og da snakker jeg ikke bare på vegne av oss på NTNU. Det er ikke bare langt enn vi. Ja, akkurat. Og igjen, kanskje ikke verdens største...

i tonn, men kanskje et av verdens viktigste materialer, selisium, i dag. Og det blir bare mer og mer viktig, og spesielt i denne at vi skal gå over til mer fornybar energi, så er jo selvfølgelig selisium viktig, både på solceller og elektroniske komponenter og all den type ting. Og ikke minst så er det noe vi har mye av. Det er ikke en av disse som vi ser det blinke rødt om at ja, men her går vi tomt.

Nemlig. Kvarts er det noe av. Kvarts er det noe av. Og silisium kan vi produsere. Vi trenger selvfølgelig energi til det også. Men også den industrien jobber jo veldig hardt med fornybar bilde, eller bærekraftsbilde selvfølgelig. Og det er det mye av, og relativt billig materiale. Det er jo et

materiale vi produserer i tonn og ikke i gram. Sånn at det er et mer billig materiale selv om det selvfølgelig ikke er like billig som jern. Det er ikke en sjelden i jord. Nei, og det er jo liksom

greia med litium-iondebatterier at det er kobolt, det er nikkel, det er kobber, det er litium alt øker dramatisk i pris. Nå har vi skjønt litt av bestanddelene og sånn jeg forstår det så snakker vi om et batteri på fysisk størrelse på en meter gange to eller noe sånt som fint kan stå i et næringsbygg eller annet. Men hva er det som foregår da med denne litiumen og dette?

Hvordan gjøres det? Selvfølgelig både på grunn av at det er det jeg holder på med, men også litt mer faktabasert, så er jo på en måte her faseendringsmateriale den viktigste bestanddelen i det batteriet.

Når vi skal ta ut den energien, altså gå fra flytende til fast fase, må vi omgjøre det til elektrisk energi. Det er en av de store innovasjonene i dette prosjektet, at vi skal bruke en fotovoltaisk celle, altså en solcelle.

Så det er også en av de innovasjonene, og det er jo en veldig stille måte å ta ut energi på, eller lydløs, og ikke noen bevegelige deler, og den er skalerbar, så vi kan ta flere eller færre, så det er jo en av de viktige

delene. Så her går man ikke via en dampmaskin? Nei, det gjør man ikke. Og som alle på en måte, ikke alle, men de fleste energiomvandlingssystemene, hvor du for eksempel går fra varme til elektrisk energi, så har du et ganske stort tap i energi. Så dette er en

batteriet vil produsere både varme og elektrisk strøm. Ja, riktig. Så siden at vi, altså, veldig mye av den strømmen som vi bruker i dag, det går jo til oppvarming av ting, altså det går til varme. Så det er på en måte i tråd med at

den strømmen som vi bruker, og da får vi et veldig høyt utbytte på denne energien. Men når du først bruker solcellet i praksis for å hente ut energien her, så må dere få dette materialet til å stråle, da? Ja, men når materialet varmes opp, så vil det jo begynne å gløde etter hvert.

Så vanligvis når ting begynner å komme over 600-700 grader, så gløder det. Altså vi trenger ikke å gå lenger inn til brenning av kull, så ser vi jo at vi begynner å gløde ting etter hvert. Så flytende silisium vil jo være glødende. Så da har du både varme og lys. Så her snakker vi om at det er fotonene som kommer fra lyset som går videre til solcellene. Ja, og det er jo begrenset virkningskvalitet på solceller selvfølgelig. Du kan kanskje presse opp i 25%.

Men resten blir jo faktisk det varme du har i et lukket system. Ikke sant. Og den forsvinner jo ikke da. Nei, den gjør ikke det. Men nå kan man jo også, fordi nå snakker vi jo ikke om solceller som er en gang i en meter. Vi snakker jo om solceller som er inni denne her batteriet. Så det som de bruker nå, det er jo gallium, arsenid, indium,

solceller eller germanium solceller. Så da kan du ha høyere virkningsgrad enn du vil for eksempel få på solceller av silisium. Det er blitt som de man bruker i romfaktene. Ja, fordi vi snakker om det er på en måte en veldig små celler vi snakker om her i forhold til det vi snakker om som vi ser ut på jordene. Vi har jo forskjellige batterietyper eller

Er dette snakk om det høres ut som dette er en batteri som kan lagre litt lengre i den tidsperioden? Er det ikke snakk om timer? Ja, og det er jo på en måte vi trenger jo i fremtiden så må vi, altså det smer vi har av vind og sol som ikke produseres kontinuerlig, så må vi jo ha

energilagring, og da må vi ha forskjellige typer, både fra korttids- og langtidslagring. Det blir jo mer og mer interessant med langtidslagring, dess mer sol og vind du har. For det kan jo gå dager uten at du får energi fra vindmøller. Også på sol er det jo på en måte å si seg selv at

på dagene for å kunne få det. Veldig veieravhengig. Så det her er jo et system som får langtidslagring. Så der du på en måte lader og tømmer batteriet over kanskje 10-20 timer. Så det er liksom ikke... Men hva er lagret? Det er jo bare størrelsen på batteriet, tenker jeg. Hvis du vil lagre i uke, for eksempel. Ja.

Det kan du også gjøre. Så det er jo klart at en viktig ting av dette batteriet i tillegg til fasendringsmaterialet og solceller er jo også at vi må ha isolasjon. Så å

Og når det høyer temperatur vi skal opp i, dess bedre isolasjon må vi jo ha. Du vil jo ta på arme uansett, men du vil på en måte ta mindre da. Men i antall grader Celsius, hva er det vi snakker om? Vi snakker om rundt 1250 grader. Ja, det er betydelig. Det er betydelig. Men du får til mye med vakuum-isolasjon. Den første finken,

Men med saltbatteri var jo bare akkumisolert. Det er kunnskap ikke så mange går rundt og bærer på. Men Merete, dette er da ikke et portabelt batteri. Selvfølgelig kan det jo bli det på større installasjoner, men det er billig.

Og det er viktig, eller rimelig teknologi. Ja, det er rimelig teknologi. Da er vi tilbake igjen til kostnadene av det faseendringsmateriale som vi produserer. At silisium og jern, hvor det ikke er så billig, men likevel hoveddelen av det er veldig billig. Så det er på en måte en vikt.

del av dette prosjektet. Det er rett og slett å få ned kostnadene så mye som mulig. Volumenmessig, målt mot et litium-iondebatteri, tilsvarende litium-iondebatteri, er dette større eller mindre?

Ja, altså vi har jo høyere energitetthet på dette. Så målet med disse prosjektene, og det vi også har fått til, er at vi skal ha mer enn én megawattime per kubikkmeter. Og det er cirka dobbelt så mye som en litiumbjørnbatteri. Så det er ganske... Det er bare imponerende. Det er ganske heftig. Ja, det er ganske heftig. Og her snakker du da om et batteri, bare gjenta det, som du kan lagre i dagens vis og tømme i dagens vis. Ja.

Så med så høy energitettet. Det er årsforbruket for ganske mange hus. Men da kommer jo spørsmålet, det høres jo veldig bra ut, og jeg ser jo at Odd-Rikard er klar til å bestille. Ja, det skal vi gjøre. Hva snakker vi om i tid? Dette er jo foreløpig et prosjekt. Dere snakker om at dere må komme frem til en prototype. Når kan vi forvente det?

De mest optimistiske sier jo fem år, men jeg ville sagt ti år for å være litt på den sikre siden. Så det tar nok litt tid før det er på markedet. Men er det der at dere allerede nå sier at «yes, dette er farbar vei»?

Ja, det er det. Vi hadde en prototype i forrige prosjekt, så vi på en måte visste konseptene at det virket. Så nå har vi som målsetning at vi skal lage i større skala og få opp selvfølgelig, fordi både effektivitetene og priserne er jo veldig avhengig av skala her. Så nå skal vi opp i skala, så i det prosjektet her så skal vi lage

et 100-liters, altså hvor fasendringsmateriale er ca. 100 liter. Så... Ja, ja. Nå er jo dette materialet heldigvis litt tyngre, så det blir ikke så stort i volym da. Men likevel... Det blir veldig tungt med det, fordi vi skal jo 100 liter, og så skal vi ha... Så veier jo dette materialet kanskje 4-5 i egenvekt.

Så det blir ganske mange kilo av det. Ja, hva sier du da, Rikard? Dette her kom overraskende på. Du snakker mer enn kvinner med til lomma. Nei, jeg skjønner det. Men, Mereta, jeg er jo veldig fascinert spesielt av at dere bruker solceller på deler av energiofføringen. Men hva har vært det mest kompliserte hittil i dette prosjektet?

Ja, det spørs jo helt annet på hvem du spør. Selvfølgelig, nå spør vi deg. Ja, og så hvis du spør meg, så er det jo det her med å spørre

på faseendringsmateriale og få det til å på en måte det skal være stabilt over tid og så det skal ikke reagere med beholder. Som sagt når vi er oppe i de her temperaturerne så reagerer alt med alt. Ja, ja. Ja, ikke sant? Ja.

Så vi har jobbet hvertfall veldig mye med interaksjonen mellom selve materialet. Først måtte vi jo finne et materiale, og så må vi undersøke hva vi kan ha dette materialet i over lang tid med mange, mange sykler.

Det har vært en stor utfordring. Men jeg tenker også at disse fotovoltaiske cellene er en nyvinning. De utvikler nye typer som skal ha høyere effektivitet. De skal jo nå lage tusen celler. Når vi snakker om forskning, så er det ganske mye. Hvor lages de?

Hvor lages stellene? Det er på universitetet i Madrid som de er koordinatorer for dette prosjektet. Men jeg tenker at for å bli litt mer objektiv, så tenker jeg jo dette med å få alle delene sammen.

Det vil jo være en av de store utfordringene. Men det må jo være en fantastisk norsk industrimulighet også for ferieleggeringsindustrien. Ja, helt klart. Altså ferieleggeringsindustrien produserer vi jo i dag. Ja, og en del av det prosjektet her er jo faktisk også lag det fasendringsmateriale fra avfallsprodukter.

eller fra andre vilje måter. Og da vil man jo sjekke for seg, siden det her er silisium, jern og bord, at man kan for eksempel ta flytende ferrosilisium, som tappes på et verk, tilsett bord, og så har man det her produktet. Ellers kan man ta avfallsprodukter fra denne industrien til å produsere dette. Så dette er jo også...

en bra mulighet for denne industrien at de kan produsere materiale til batteriet. Men det er et spørsmål. Det kan lades både med strøm og varme, og det kan avgi strøm og varme. Det er riktig. Og det kan balansere input og output. Ja.

Det er jo akkurat det vi trenger. Odd Rikardt, nok et norsk industrieventyr. La oss håpe at det går veien. Merete Tangstad, professor i materialteknologi ved NTNU, takk for at du kunne opplyse oss om dette, og lykke til videre. Tusen takk. Takk til Odd Rikardt, og takk til vår produsent Sebastian Hagemå, og mitt navn er Jan Moberg.

Nemnt i episoden

Superbatteri

Dette er navnet på det nye batteriet som beskrives i podcasten. Det er en betegnelse som indikerer at batteriet er svært avansert og har potensiale til å være en revolusjonerende teknologi.

EU-prosjekt

Batteriet utvikles som en del av et stort europeisk samarbeidsprosjekt. Dette viser at teknologien har internasjonal interesse og potensiale for å bli et viktig bidrag til den grønne omstillingen.

NTNU

NTNU er et norsk universitet som er involvert i utviklingen av det nye batteriet. NTNU er kjent for sin forskning og utvikling innenfor teknologi og naturvitenskap, og deres involvering i dette prosjektet viser at det er et seriøst og innovativt initiativ.

Silisiumlegering

Dette er det viktigste materialet i det nye batteriet. Silisium er et vanlig og billig materiale, og det faktum at det kan brukes i et batteri som dette gjør det mer attraktivt og potensielt mer bærekraftig enn tradisjonelle batterier.

Solceller

Batteriet bruker solceller for å omdanne varmeenergi til elektrisk strøm. Dette er en innovativ løsning som øker effektiviteten og gjør batteriet mer fleksibelt.

Energi-lagringssystem

Dette er den generelle kategorien som batteriet tilhører. Det er en viktig teknologi for å lagre overskuddsenergi fra fornybare kilder, og bidra til en mer stabil og bærekraftig energisektor.

Litiumbjørnbatteri

Dette er en type batteri som brukes i dag, og som det nye batteriet sammenlignes med. Det nye batteriet har dobbelt så høy energitetthet, noe som gjør det mer kompakt og effektivt.

Vakuum-isolasjon

Batteriet krever isolasjon for å opprettholde den høye temperaturen som kreves for å lagre energi. Vakuum-isolasjon er en effektiv og vanlig teknologi for å oppnå dette.

Ferrolegeringsindustri

Dette er en industri som kan spille en viktig rolle i produksjonen av det nye batteriet. De har erfaring med å produsere silisium og jern, som er de viktigste materialene i batteriet.

Flytende ferrosilisium

Dette er en type silisiumlegering som kan brukes til å produsere batterimaterialet. Det er et avfallsprodukt fra ferrolegeringsindustrien, og kan dermed bidra til å gjøre produksjonen mer bærekraftig.

Gallium

Dette er et av elementene som brukes i solcellene i batteriet. Det er et sjeldent metall, men det er et viktig materiale for å lage effektive solceller.

Arsenid

Dette er et av elementene som brukes i solcellene i batteriet. Det er et sjeldent metall, men det er et viktig materiale for å lage effektive solceller.

Indium

Dette er et av elementene som brukes i solcellene i batteriet. Det er et sjeldent metall, men det er et viktig materiale for å lage effektive solceller.

Germanium

Dette er et av elementene som brukes i solcellene i batteriet. Det er et sjeldent metall, men det er et viktig materiale for å lage effektive solceller.

Kobolt

Dette er et av elementene som brukes i tradisjonelle litium-ionbatterier. Kobolt er et sjeldent metall, og prisene på det har økt betydelig de siste årene.

Nikkel

Dette er et av elementene som brukes i tradisjonelle litium-ionbatterier. Nikkel er et sjeldent metall, og prisene på det har økt betydelig de siste årene.

Kobber

Dette er et av elementene som brukes i tradisjonelle litium-ionbatterier. Kobber er et relativt vanlig metall, men prisene på det har økt de siste årene.

Litium

Dette er et av elementene som brukes i tradisjonelle litium-ionbatterier. Litium er et sjeldent metall, og prisene på det har økt betydelig de siste årene.

Jern

Dette er et vanlig og billig metall som brukes i batteriet. Det er et viktig materiale for å holde kostnadene nede.

Kvarts

Dette er en type stein som inneholder silisium. Det er en viktig kilde til silisium for produksjon av batterimaterialet.

Madrid

Dette er byen hvor universitetet som er koordinator for prosjektet ligger. Det viser at prosjektet har en internasjonal karakter og at det er et samarbeid mellom ulike forskningsinstitusjoner.

Lerkendal gård

Dette er stedet hvor podcasten ble spilt inn. Det er et sted i Trondheim, og det er et landemerke som er kjent for sin historie og kultur.

Kongsberg

Dette er en by i Norge som er kjent for sin historie med gruvedrift og teknologi. Det er en viktig del av norsk industrihistorie.

Sebastian Hagemå

Dette er navnet på produsenten av podcasten. Han er en viktig person som står bak produksjonen og utgivelsen av podcasten.

Teknisk Sett

Dette er navnet på podcasten. Det er en populær podcast som dekker teknologi, forskning og innovasjon.

Dette er et norsk mediehus som produserer Teknisk Sett-podcasten. TU er en viktig kilde til informasjon om teknologi og forskning.

Odd-Rikard Wallenmoth

Dette er navnet på en av deltakerne i podcasten. Han er en ekspert på teknologi og en vanlig gjest i Teknisk Sett.

Jan Moberg

Dette er navnet på programlederen for Teknisk Sett. Han er en erfaren journalist som er kjent for sin kunnskap om teknologi og forskning.

Merete Tangstad

Dette er navnet på gjesten i podcasten. Hun er professor i materialteknologi ved NTNU, og hun er involvert i utviklingen av det nye batteriet.

Deltakarar

Host

Jan Moberg

Guest

Odd-Rikard Wallenmoth

Guest

Terje Osmundsen har lang fartstid i den norske solenergibransjen. Han var en av de første ansatte i Scatec Solar og ledet forretningsutviklingen. Nå har han sammen med en medgründer etablert et investeringsfond som skal få fart på teknologiskiftet mot fornybar kraft i Afrika. En verdensdel med 50 millioner dieseldrevne generatorer og i mange land ustabilt kraftnett. Dette er ikke u-hjelp. De skal tjene penger, skape lokale arbeidsplasser, redusere klimautslipp, men også ta risiko. De er allerede i gang med de første 200 megawattene, men det skal snart blir giga.

Sjå mer

Lastar