TERMISK ENERGILAGRING

Termisk energilagring (TES) og andre former for langvarig energilagring (LDES) er to lovende veje til at maksimere potentialet i en udviklende situation.

Behovet for at vedtage metoder til TES, mens vi fortsætter rejsen mod en mere bæredygtig fremtid, er klart. Og når teknologier udvikler sig for at imødekomme denne efterspørgsel, er det værd at overveje den bredere indvirkning, disse muligheder måtte have på vores miljø ud over faktorer som kapitalomkostninger, effektivitet og energiudbytte. Her ser vi på to alternativer og overvejer nogle af disse spørgsmål.

I dag er de mest almindelige former for energilagring til varme termisk lagring via sensible og latente varmelagring ved brug af faseændringsmaterialer (PCMer) og termokemisk lagring. Elektrokemiske lagringsmuligheder er opdelt i to kategorier: kondensatorer og batterier. Mens kondensatorer tilbyder højere effektivitet og længere levetid sammenlignet med batterier, bærer de langt mindre ladning pr. enhed pr. masse i sammenligning.

Batterier har også været genstand for meget forskning i deres anvendelse i energilagringssystemer, herunder integration med systemer til vedvarende teknologi.

Lithiumjernfosfatbatterier (LIPB'er) har været genstand for flere undersøgelser, der evaluerer deres anvendelse, f.eks. på vindmølleparker til at lagre energi til brug, når vinden ikke blæser. Deres effektivitet forbedres dramatisk, når mere end et batteri bruges, hvilket tillader komplette opladnings- og afladningscyklusser.

Andre artikler har fokuseret på at forbedre deres effektivitet, f.eks. ved at styre deres driftstemperatur ved hjælp af varmemåtter eller har undersøgt deres indvirkning på miljøet gennem livscyklusvurderinger (LCV'er).

Ved brug af aktuel litteratur om LIPB'er sammen med vores model og eksisterende studier for SteamBattery, sigtede vi mod at sammenligne den miljømæssige påvirkning af disse to energilagringsløsninger. Der var visse begrænsninger på grund af de grænser, som blev fastsat af LIPB-studierne; især en vugge-til-porttilgang, der hverken overvejer deres transport eller bortskaffelse ved slutningen af deres levetid.

Når systemgrænsen var etableret, kunne en række sammenlignende miljøpåvirkninger vurderes. På grund af forskelle i de anvendte modeller mellem LIPB-studiet og det for SteamBattery fandt vi, at 10 ud af de 18 i LIPB-studiet tilbød en direkte sammenligning.

Drivhusgasser (GHG'er):

Disse er de mest relevante for klimaændringer og måles i kg kuldioxidækvivalenter. Resultaterne viser, at SteamBattery ville udlede 8,58 kg/1000 kWh energi lagret i løbet af dens levetid, hvorimod LIPB'en udledte 16,10/1000 kWh i løbet af dens levetid. Effektivt har SteamBattery halvdelen af CO2-udledningerne fra LIPB'en i løbet af dens anvendelige levetid.

Påvirkning på økosystemer:

Vi undersøgte seks miljøpåvirkningskategorier, herunder dem, der dækker økotoksicitet og eutrofikation i marine og ferskvandsmiljøer, samt forsuring og økotoksicitet i terrestriske miljøer. For både ferskvands- og marine miljøer blev det fundet, at SteamBattery var 95% mindre påvirkende sammenlignet med LIPB'en. Dette blev hovedsageligt forklaret af kathodepladeproduktionsprocessen, der var nødvendig for LIPB'en.

Når man ser på de terrestriske påvirkninger, fremkommer et andet billede. SteamBattery's svovldioxidproduktion var 83% mindre end LIPB'en. Imidlertid var dens dichlorbenzenekvivalent højere end LIPB'en. En nærmere undersøgelse, der overvejede belastningen af begge produkter på tværs af de forskellige miljøkategorier, konkluderede, at dette var et område, hvor der var potentiale for forbedring, snarere end en alvorlig fejl.

Vurderingen fremhævede yderligere SteamBattery's reducerede påvirkning på naturressourcer, såsom fossile brændstoffer og vand. Bemærkelsesværdigt var de højeste miljøbelastninger primært forbundet med LIPB'en, især i marine og ferskvandsekotoksicitet, hvorimod SteamBattery's mest betydningsfulde påvirkning var betydeligt lavere i terrestrisk økotoksicitet.

Da behovet for bæredygtige dampsystemer vokser, er der en klar nødvendighed for at overveje mere end blot at undgå fossile brændstoffer. Jordens modstandsdygtighed og fremtid afhænger af en række andre faktorer, hvor miljømæssige hensyn står højt på listen.

Denne indledende undersøgelse viser, at en mere holistisk undersøgelse af potentielle muligheder altid bør overvejes, før endelige beslutninger træffes.

Kilde:
Borbala Rebeka David, Sean Spencer, Jeremy Miller, Sulaiman Almahmoud, Hussam Jouhara: (Sammenlignende miljømæssig livscyklusvurdering af konventionelt energilagringssystem og innovativt termisk energilagringssystem, 2021)