En "power bank" för förnybar energi sparar pengar för industrin
Tänk dig en fabrik med en gigantisk "powerbank" som laddats med förnybar energi när tillgängligheten är god och elpriserna låga. För att tömmas när det är ont om sol och vind och priserna är höga. Rafael Guédez och Silvia Trevisans forskningsområde är rykande hett när industrin vill göra sig av med fossila bränslen och sänka sina energikostnader.
Hälften av all energi vi konsumerar används som värme. Industrisektorn står för runt 22 procent av den totala energiförbrukningen av värmeenergi i världen. Nästan alla industrier använder värme: textilindustrin, massatillverkarna, livsmedels- och dryckesindustrin, kemisk industri, stål och gruvdrift… De två senare förbrukar enorma mängder värme. Gemensamt för dem är att den primära energikällan är fossila bränslen.
– Men energimarknaden håller på att förändras, företagen både måste - och vill - byta ut fossila bränslen. Att använda el även för att producera värme är en viktig åtgärd för att ersätta fossila bränslen, säger Rafael Guédez, forskare vid Institutionen för Energiteknik.
Ett dilemma med förnybar el är att ju mer inslag av sol och vind du har, desto mer fluktuerar elpriserna, förklarar Rafael:
– Sol- och vindkraftsproduktion levererar när det finns tillgång till det, inte nödvändigtvis när vi behöver det. Ofta är det svårt att förutse, och ännu viktigare, förnybar kraft är finns det ofta mycket av när efterfrågan på energi är låg och vice versa.
Det är då du önskar att du hade den där powerbanken för förnybara energi. Som man laddat med energi när vind- eller solenergitillgången var god och elpriserna låga. Och så använder du värmen från den under de delar av dygnet då tillgången på förnybar energi är begränsad och elen är dyr.
Uppfinningen finns, men Rafael och hans forskarkollega Silvia Trevisan kallar det ”Termisk energilagring”, TES, ett batteri för industrin som kan ladda, lagra och sedan ladda ur energin i form av värmeenergi.
– Med TES slipper man vara beroende av den direkta energitillgången. Och genom att använda den här tekniken i den energiintensiva industrisektorn kan du få stor effekt av förnybar energi, främst genom att CO2-utsläppen och driftskostnaderna minskar. När det är värme du vill ha ut av energin är det också mer kostnadseffektivt och miljövänligt att lagra den i form av värme än i konventionella batterier, säger Silvia Trevisan.
Rafaels och Silvias forskning fokuserar på olika teknologier för att just lagra värme i TES-batteriet; vilka material är bäst ur ett kostnadsperspektiv samtidigt som de är effektiva?
– Vi är testar att lagra värme i avfallsmaterial, till exempel i metalliska biprodukter. Det skulle göra de här ”värmebatterierna” betydligt mer cirkulära. Vi tittar också på naturmaterial som stenar, luft och vätskor som leder värme. Det innebär betydligt färre problem och miljörisker än kemikalier, säger Silvia.
Vilken teknik som är lämpligast beror på vilken temperatur och typ av energi som behövs. Duon på EGI är specialiserade på så kallad högtemperaturlagring. Eftersom det finns många olika former av värme kommer lösningarna att se olika ut när de kommersialiseras, förklarar Silvia. Och ett företag som vill ha en TES i sina anläggningar måste klämma in den utan att det stör produktionen.
– De här systemen kan vara stora – ju mer energi som behövs, desto större batteri – men vi vill jobbar på att hålla dem så små som möjligt. En stor begränsning i industrier är just utrymmet, säger Rafael.
Sedan sommaren 2022 har EGI ett samarbete med det norska företaget Kyoto Group som förser industrin med hållbar värme. Applikationerna liknar de som Silvia tog fram i sin doktorsexamen, där hon byggde en TES-prototyp. Kyoto har letat efter expertis för att utveckla nästa generation TES och vände sig till KTH för hjälp.
– Kyoto finansierar nu projektet "RIHOND" (Renewable Industrial Heat on Demand), vilket innebär ett år av min post-doc, säger Silvia.
– Det är trevligt att jobba utanför akademin då och då. Du blir involverad i hela processen, från forskningsstadiet till kommersialiseringen av produkter. Man får se nyttan av sin forskning, säger hon.
Timingen för Rafaels och Silvias forskning kunde inte vara bättre – energipriserna fortsätter skjuta i höjden och ämnet är hett.
– Idag är en TES-lösning rimlig ekonomiskt. Detta är inte bara ett sätt för industrin att sänka kostnaderna och bli av med beroendet av fossila bränslen, för vissa kommer det att vara en möjlighet att gå i bräschen för sin bransch, säger Rafael.
Text: Anna Gullers
Kontaktpersoner
