Vedvarende energi skal lagres i svævende svinghjul

Bedre magneter skal hjælpe med at lagre vedvarende energi fra solceller og vindmøller i magnetiske svinghjul. Den nye teknologi til energilagring kan være med til at fjerne en af de helt store barrierer for yderligere udbredelse af vedvarende energi. Innovationsfonden investerer 12 mio. kr. i projektet.

02.11.2017 | Peter F. Gammelby

WattsUp Power i Hvidovre producerer allerede svinghjuls-systemer til lagring af energi. Med bedre magneter vil de kunne holde på energien meget længere.

Terningerne omkring rotoren er permanente magneter. Fotos: WattsUp Power A/S

Energilagring er en af det 21. århundredes helt store udfordringer, og en forudsætning for at kunne udnytte det fulde potentiale i vedvarende energi i energiforsyningen. En løsning kan være at lagre energi fra eksempelvis vindmøller og solceller som bevægelsesenergi (kinetisk energi) i svinghjul, så der også er strøm til rådighed når solen ikke skinner, eller i tilfælde hvor det ikke blæser. Forskere på Aarhus Universitet og en række private firmaer er nu gået sammen om at optimere og videreudvikle teknologien.

Princippet bag et svinghjul er, at en tung cylinder holdes svævende i beholdere med vakuum ved hjælp af et magnetfelt. Ved at tilføre kraft – f.eks. energi fra en vindmølle - skubbes svinghjulet i gang. Så længe hjulet roterer, holder det på den energi, der først satte det i gang. Bevægelsesenergien kan derefter omsættes til f.eks. elektrisk energi, når der er brug for det og på den måde lagre energi. Fordi svinghjulet svæver på magnetiske lejer og uden luftmodstand minimeres energitabet, og hjulet kan holde sig roterende til energien skal bruges. 

Plads til store forbedringer

Teknikken med at lagre energi i svævende svinghjul – Flywheel Energy Storage (FES) – har været kendt i mange år, og den benyttes allerede enkelte steder i USA, blandt andet til at udjævne fluktuationer i New Yorks strømforsyning.

Fordelen ved teknologien er, at svinghjulene er hurtige at ”oplade”, de kan frigive store mængder energi meget hurtigt, og forventningen er, at de kan få langt længere levetid end batterier. Desuden belaster materialerne i svinghjul ikke miljøet og kan i princippet genbruges i det uendelige. De fylder ikke alverden; et 30 kWh anlæg, svarende til hvad et parcelhus med solceller på taget har brug for, er omtrent på størrelse med en gulvspand.

Men der er stadig en væsentlig barriere at overvinde, før svinghjul-teknologien kan løse problemet med at lagre vedvarende energi: Svinghjulene taber energien for hurtigt til, at de kan benyttes til langtidsopbevaring af energi. De har en væsentlig selvafladning på kun ti minutter, og derfor er de på nuværende tidspunkt ikke et reelt alternativ til moderne batterier.

... med magneter i nanostørrelse

Med projektet skal den eksisterende teknologi forbedres, så den svævende cylinder holdes i luften af nye nanomagneter, hvor alle dimensioner, helt nede fra den atomare struktur og op til millimeter-skala, skal kontrolleres med stor præcision. På den måde skal svinghjulene designes, så de kan holde på energien i op til et døgn.

Lykkes det at knække koden til en billig og effektiv måde at lagre energi på, vil det bidrage væsentligt til at gøre verden uafhængig af fossile brændstoffer som kul, olie og gas. Desuden vil den nye energiteknologi skabe vækst og beskæftigelse inden for både energilagring og energieffektivisering.

Udfordringen med kontrol af nanomagneter har været i fokus den seneste årrække på Institut for Kemi på Aarhus Universitet. De nye nanomagneter vil være sammensat af forskellige materialer, som i fællesskab vil forbedre de magnetiske egenskaber.

For at opnå de bedste resultater vil forskere fra Institut for Ingeniørvidenskab beregne de bedst mulige blandingsforhold. Teknologisk Institut vil sikre, at de nye magneters mekaniske og korrosive egenskaber overholder de nødvendige krav, før de sendes på markedet.

Storproduktion af de nye magneter vil ske i samarbejde mellem Haldor Topsøe og Sintex, mens Grundfos og WattsUp Power vil fokusere på anvendelsesmulighederne inden for henholdsvis motor- og svinghjulsteknologier.


Kontakt:

Institut for Kemi & iNANO, Aarhus Universitet, 8000 Aarhus C, Lektor, Mogens Christensen, mch@chem.au.dk, 6177 07451

Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet, 8000 Aarhus C, Professor, Henrik Myhre Jensen, hmj@eng.au.dk, 4189 3215

Teknologisk Institut, 8000 Aarhus C, Centre Director, Nikolaj Zangenberg, nzg@teknologisk.dk, 7220 2494

Haldor Topsoe A/S, 2800 Kgs. Lyngby, R&D Director, Søren Dahl, SDA@topsoe.com 

Sintex A/S, 9500 Hobro, Development & Innovation Manager, Peter Kjeldsteen, 9657 4395

Grundfos A/S, 8850 Bjerringbro, Specialist, Badrinath Veluri, bveluri@grundfos.com 

WattsUp Power A/S, 2650 Hvidovre, CEO, Martin Speiermann, ms@wattsuppower.com, 4026 2610


Innovationsfondens investering: 12 millioner kr.

Samlet budget: 17 millioner kr.

Varighed: 4 år

Officiel titel: Novel Magnets for Flywheel Energy Storage – MAGFLY

Offentligheden / Pressen, Erhverv