Kan lösningen på hur vi lagrar energi för senare användning finnas i salt? Svenske Johan Lilliestam forskar på hur man sprider användningen av termisk lagring av solenergi i just saltföreningar. I bland annat Marocko är det redan verklighet.
Publicerad:
Den alarmerande växthuseffekten skrämmer – men driver också fram utveckling av forskning och ny teknik. Vårt energisystem måste ställas om, bort från fossila källor som olja och kol och till förnybara alternativ som vatten, vind och sol.
Ett problem med solenergi är att den ofta behövs som mest när solen lyser och värmer som minst. Tillgången över dygnet kan på många håll vara god, men energin som omvandlas per tidsenhet, effekten, är ofta otillräcklig på natten.
För att lösa problemet behövs framför allt lagringsmöjligheter, så att energin kan användas vid ett senare tillfälle. En lovande möjlighet utgörs av lagring i salt.
Höga temperaturer
Svenske Johan Lilliestam är professor i energipolicy vid universitetet i tyska Potsdam och forskningsgruppledare på Institutet för avancerade hållbarhetsstudier i samma stad. Han arbetar dedikerat med just CSP, Concentrated Solar Power, som tekniken kallas.
– Med mer sol- och vindkraft i systemet kan man vara helt säker på att man kommer att behöva teknik som kan balansera dem. Och det här är kanske den enda teknik för detta som finns och som kan göras helt reglerbar och skalas upp i princip hur mycket som helst, säger Johan Lilliestam.
Traditionellt sett har solkraft annars ofta värmt upp olja, som i sin tur drivit ångkraftverk. Med nya kraftverk bland annat i form av så kallade soltorn har man i stället börjat använda salt.
"Det krävs fler länder som bygger solkraftverk."
– Det har fördelen att man kan lagra saltet direkt utan överföringssteg. Dessutom kan salt hantera högre temperaturer än olja och saltbaserade kraftverk kan därmed bli mer effektiva, säger Johan Lilliestam.
I dagsläget finns ett begränsat antal soltorn runt om i världen, men tekniken har hittills imponerat och lockat intressenter från såväl forskning som andra samhällssektorer.
Som ett vattenkraftverk
Världens troligen största solenergipark ligger i staden Ouarzazate i öknen vid Atlasbergen i Marocko. Ouarzazate Solar Power Station rymmer sju tusen stycken tolv meter höga speglar, så kallade heliostater, och ståtar dessutom med Afrikas högsta torn, det 246 meter höga soltornet, i mitten. Enbart denna anläggning producerar 150 MW, motsvarande ett mellanstort svenskt vattenkraftverk.
Svenska Dagbladet besökte anläggningen tidigare i år, och intervjuade bland andra chefen för kraftverket, Mustapha Sellam, som förklarade för tidningen hur det fungerar:
– Smält salt hettas upp av den samlade solenergin till drygt 550 grader. Det pumpas vidare till en ångturbin som driver en generator. Men det kan också förvaras i en isolerad tank som gör att sol–energin kan lagras i 7,5 timmar och helt enkelt användas när solen gått ned.
Förbruka på plats
Många kvarstående utmaningar finns för att man ska kunna lyckas nyttja solkraft med termisk lagring i större utsträckning. Bland annat behövs på sikt mer överföringsteknik, eftersom solkraften och möjligheterna till saltlagring sällan finns på samma ställen (Sahara), som där energibehovet är som störst, i typ Central- och Nordeuropa.
Johan Lilliestams och hans kollegors forskning ger dock snarare stöd för att man först och främst bör bygga solkraftverken i de soliga länderna för att använda energin där, och inte primärt exportera den till andra länder.
– För man kan inte bygga en omogen teknik och sedan också kräva att man ska ha en två tusen kilometer lång ledning och ett politiskt avtal mellan flera länder för överföringen. Ett sådant krav kommer förmodligen att göra varje projekt omöjligt, åtminstone under de närmaste åren, tills CSP-teknologin har mognat, förklarar Johan Lilliestam.
Styrmedel behövs
Även om tekniken finns behöver forskare och branschexperter påverka näringsliv och politiker att göra de nödvändiga investeringarna.
– Vi forskar framför allt på politiken, och hur man ska få de här kraftverken att bli byggda överhuvudtaget. Det krävs fler länder som bygger solkraftverk och inför styrmedel för just den här tekniken, berättar Johan Lilliestam.
Ett hinder är att marknaden går upp och ned för olika energiteknik, inklusive investeringsviljan, varför det gäller att få stat och företag att våga satsa.
– Om man har ett styrmedel enbart för all typ av solkraft och inte för CSP separat så kommer solceller att vinna alltihop. Man måste alltså ha styrmedel speciellt för CSP, och rikta styrmedlen så att man bygger ordentliga värmelager och belönar reglerbarheten.
Används i Dubai
Och om man bara betalar ett pris för kilowattimmarna, oavsett tid på dygnet, lönar det sig inte att bygga energilager av exempelvis CSP-modell. Om man däremot betalar olika pris för kilo-
wattimmar på dagen och natten lönar det sig att ha ett större lager och skifta produktion till nattetid. Exempelvis är det denna lösning som man har kommit att använda sig av i Dubai, sedan man infört tariffer för solel.
– De kör ett solcellskraftverk på dagen och fyller värmetankarna i CSP-kraftverket. Sedan kör de CSP-kraftverket hela natten, och får på så sätt el från solen hela dygnet genom en kombination av direkt solel och soltermisk kraft, säger Johan Lilliestam.
Detta är särskilt värdefullt i varma länder som Dubai, där efterfrågan är ungefär lika stor på natten som på dagen, på grund av behovet av luftkonditionering.
Så funkar termisk solkraft
Termisk solkraft (Concentrated Solar Power, CSP) är ett solenergisystem där linser eller speglar samlar solljus från ett stort område till en liten yta. Det koncentrerade ljuset värmer sedan upp något medium som driver en värmemaskin (såsom en ångturbin) kopplad till en elektrisk generator.
CSP ska särskiljas från solceller, där solenergin konverteras direkt till elektrisk energi utan någon värmemaskin. En fördel med CSP jämfört med solceller är att CSP-anläggningar kan lagra energin – till exempel genom smält salt – för att producera elektricitet när den bäst behövs.
Vid saltlagring värms saltet upp genom solenergin till vätskeform (smälttemperaturen brukar ligga på knappt 240 grader Celsius) och leds in i en isolerad värmetank. Där förvaras det fram till att energin behöver tas i bruk, varpå det smälta saltet leds till en ånggenerator som producerar ånga vid hög temperatur och högt tryck. Ångan driver i sin tur en vanlig ångturbin som genererar elektricitet. Efter att det har passerat ånggeneratorn skickas saltet tillbaka för ny soluppvärmning, och cykeln startar på nytt.
Tre varianter av termisk solkraft:
- Parabolkraftverk, med långa, linjära kraftverksarmar som fokuserar värmen på en tub. Många parabolkraftverk använder olja som värms inuti fokuspunkterna och som i sin tur driver ett ångkraftverk som ger energin. Två stycken parabolkraftverk finns i Ouarzazate i Marocko (se artikeln).
- Soltorn, som består av mycket stora uppställningar av solpaneler som riktar energin mot en punkt högt uppe på ett centralt torn. De flesta soltorn smälter salt för sin energigenerering. Ett berömt sådant soltorn finns i Ouarzazate.
- Sterlingkraftverk, som påminner om stora parabolantenner. Ett antal företag forskar på dessa, men de är på ett ganska tidigt stadium ännu. Kan dock bli viktiga som icke nätanslutna kraftverk.
Text: Joakim Rådström