Kan vi nytænke batteriteknologien?

Kan vi nytænke batteriteknologien?

Europas grønne omstilling kræver, at vi bliver hurtigere til at udvikle fremtidens batteriteknologi. Dansk professor fra DTU er nøglefigur i processen.

Ved at stable skiver af kobber og zink adskilt af klæde gennemblødt af saltvand udviklede den italienske fysiker Alessandro Volta i år 1800 verdens første rigtige batteri. Den gråhårede videnskabsmands opfindelse har sat et varigt og voksende aftryk på menneskeheden i takt med at batteriteknologien er blevet mere avanceret.

I dag findes batterier i mange varianter, der varierer fra små enheder, der anvendes i hverdagselektronik som mobiltelefoner og ure, til store mega-watt-størrelser, der lagrer strøm fra fx solcelleparker. I mellemklassen ligger kWh-batterierne, der bl.a. driver klodens voksende flåde af elbiler.

Stort fokus på batterier

Den teknologiske udvikling på batterifronten nyder i disse år ekstra stor opmærksomhed fra forskere, erhvervsliv, politisk hold og den generelle offentlighed. Batterier er nemlig udset til at spille en central rolle i accelerationen af den grønne omstilling, forklarer Tejs Vegge, der er professor og sektionsleder ved DTU Energy. Han er ekspert i udviklingen af nye materialer til energilagring i batterier og Power-to-X teknologi (dvs. at omsætte grøn energi til fx brint).

“Batterier har gjort det muligt at bringe den vedvarende energi med sig rundt og har spillet en helt afgørende rolle i at elektrificere transportsektoren. Tidligere rakte teknologien næsten udelukkende til at drive bærbar elektronik, men nu ser vi, at batterier indgår i næsten alle former for transport,” siger Tejs Vegge.

Teknologiens næste udfordring er at sætte grøn strøm til tungere transport, fx godstransport, og til lagring af vedvarende energi i den generelle infrastruktur.

Udviklingen af batterier skal gå hurtigere

Den 49-årige professor er dybt involveret i batteriforskning og leder det internationale forskningsprojekt BIG-MAP, der er EU’s største projekt inden for batteriforskning. Projektet udgør den forskningsmæssige rygrad i det europæiske initiativ Battery2030+, der skal sikre et paradigmeskift inden for batteriforskning.

Historisk set tager det typisk tyve år at udvikle nybatteriteknologi. Og det går simpelthen for langsomt”

“Verden er i stigende grad afhængig af lithium-ion-batterier, der indeholder materialer som nikkel, kobolt, mangan, grafit og naturligvis lithium. Men prisen på lithium er femdoblet på kort tid, og derudover er en stor del af materialerne begrænset i tilgængelighed. Derfor er det nødvendigt, at vi bringer andre materialer i spil,” siger Tejs Vegge og fortsætter:

“Her støder man på en anden udfordring, for historisk set tager det typisk tyve år at udvikle ny batteriteknologi. Det går simpelthen for langsomt, hvis vi skal i hus med batteriteknologier, der er skalerbare og bæredygtige. Samtidig er der behov for forskellige teknologier til forskellige behov. Fx gør det ikke så meget, at batterier til stationær lagring af energi er større og optager mere plads. Til gengæld har størrelsen betydning, når det drejer sig om bærbar teknologi og transportsektoren.”

Ifølge professoren er det nødvendigt at sætte farten op, så vi kan udvikle ny batteriteknologi på to-fem år i stedet for de 20 år, det historisk set har taget. “Det er en af de udfordringer, vi arbejder på at løse i BIG-MAP-projektet, hvor vi søger at ændre hele den måde, man producerer batterier på,” tilføjer han. 

RÅSTOFFER: Verden er i stigende grad afhængig af lithium-ion-batterier, der indeholder materialer som nikkel, kobolt, mangan, grafit og naturligvis lithium.

Styrket politisk fokus

I det store EU-projekt indgår partnere fra alle dele af udviklingsprocessen, heriblandt erhvervslivet og forskere fra universteterne, ligesom der er politisk fokus og dermed adgang til økonomiske ressourcer. “Det er et distribueret ansvar, og det kræver en integreret indsats, hvor der udveksles data for at kunne accelerere udviklingen. Der er et betydeligt politisk fokus på at løse udfordringen, men det ville ikke skade, hvis der kom et endnu større fokus,” påpeger Tejs Vegge.

Sikkerhedspolitiske hensyn spiller rolle

Behovet for den grønne omstilling er ikke det eneste hensyn, europæiske politikere vægter, når det gælder fremtidens batteriteknologi. Sikkerhedspolitiske hensyn spiller også ind.

“Flere materialer til de populære lithium- ion-batterier, fx nikkel og kobolt, importeres næsten udelukkende fra lande som Rusland og Den Demokratiske Republik Congo. Set fra et energipolitisk perspektiv er det ikke en optimal situation. Man vil gerne have sikret forsyningen, så man har en vis grad af kontrol. Det er der især fokus på i Europa og USA,” siger Tejs Vegge og fortsætter:

“Derfor vil man fremover prioritere at anvende materialer, der er tilgængelige på egne kontinenter, i ny batteriteknologi. Fx står Asien for over 90 pct. af produktionen af lithium-batterier, og det er nemt at forestille sig, at fx bilindustrien i Europa ikke bryder sig om den grad af afhængighed.”

Nye teknologier er undervejs

I takt med den stigende elektrificering af den vestlige verden vil behovet for ny batteriteknologi stige, og behovene vil være stærkt varierende, spår professoren.

“Behovet vil variere efter anvendelse. Fx vil lithium-batterier være egnede til forskellige former for persontransport, mens en brint-baseret løsning vil være mindst lige så interessant til transport af gods. Batterier til korte færgeoverfarter skal kunne lades hurtigt op, og i fremtidens fly vil en kombination af batterier og forbrændingsmotorer til bæredygtige brændstoffer være interessant, men her må batterierne ikke veje for meget,” tilføjer han.

Vi søger at ændre hele den måde, man producerer batterier på”

Nye batteriteknologier og behov for udbygning af batteriproduktionen betyder også nye muligheder for investorer og andre finansielle aktører.

“Markedet er i hastig udvikling, men det er svært at se, at det ikke skulle accelerere yderligere. Lige nu er natrium-ion- batterier, der kan produceres til en lavere pris end lithium-ion-batterier, på vej til markedet, og det næste, der er på tegnebrættet, er faststofbatterier, der har en højere energitæthed. Men der er desværre nogle ting, man først skal forstå bedre, før den teknologi for alvor kan bruges.”

Batterier som investering
Læs også

Batterier som investering

Læs artikel

Hvordan vil du
vurdere artiklen?

4
Baseret på 7 anmeldelser