Lägg undan sommarsolens värme till vintern

soltak

Skaffar man solcell i Sverige kan man försörja sitt hus med el på sommaren, dagtid. Skaffar man batterier kan man även klara sig över natten. Men ett stort problem är att precis när man behöver som mest energi, på vintern när det är minusgrader och man skulle behöva massor med energi för att värma upp huset – ja då lyser solen med sin frånvaro.

Därför döms solkraft ofta ut som opraktisk här uppe i norden. Den fungerar på våren, sommaren och hösten – men inte när den skulle behövas som mest, under vintern.

Men nu kommer det fler lovande teknologier som lovar säsongslagring av solenergi. Att kunna lägga undan sommarsolens värme och spara den till kalla vinterdagar.

Ett sätt som det pratats om är att spjälka vatten till vätgas. Använda solpaneler och sommarens solel till att framställa vätgas som man lagrar i stora tankar och som antingen kan användas till att framställa el i en bränslecell eller förbrännas för att värma huset på vintern. Fast förutom dyra elektrolysrör och bränsleceller behövs det även stora vätgastankar som lagrar den explosiva gasen under högt tryck. Inget man direkt vill ha i källaren.

DrakeLanding

De 52 husen i Drake Landing i en förort till kanadensiska staden Calgary har valt ett annat sätt att lagra solvärmen: i 2300 kvadratmeter solfångare på garagetaken värms glykol upp av sommarens solstrålar. Varma vätskan pumpas sedan ner i 144 borrhål var och en 37 meter djupa. Borrhålen utgör en hexagonal 35 meter stor enorm värmebuffer där den varma vätskan värmer upp berggrunden på sommaren. Mot slutet av sommaren har berget värmts upp till 80 grader.

På vintern har husen sedan centralvärme där vattnet värms upp av den upphettade berggrunden. Efter att husen byggdes 2009 tog det tre år innan berget mättades med värme på somrarna och anläggningen kunde börja fungera med full effekt. Sedan dess har varje år minst 90, oftast över 95% av vinterns energibehov till uppvärmningen kommit från värmelagret. 2015-2016 lyckades de uppnå 100% – all energi till vinterns uppvärmning kom från sommarens lagrade solstrålar.

Husen kostade 380 tusen dollar var och ägarna betalar 60 dollar i månaden för värmen. Enligt kanadensiska naturverkets beräkningar skulle en anläggning på 2-300 hus bli ekonomiskt överlägsen andra alternativ. Extra intressant för oss i Sverige är att klimatet i Calgary är snarlik vårt nordliga land med rejäla vintrar och sträng kyla.

En annan intressant teknologi är salthydrater. En tank på 8 kubikmeter fylld med 50 procentig natriumhydroxidlösning räcker till att lagra värme för en hel vinter. På sommaren värmer solens strålar upp lösningen och får vattnet att avdunsta. Kvar blir endast natriumhydroxid kristaller som kan lagras i månader. På vintern tillför man vatten och den kemiska reaktionen när kristallerna löser sig i vattnet genererar värme. Som kan värma hela huset. En tank på 8 kubikmeter får de flesta villaägare plats med i källaren.

Problemet med den lösningen(!) är att populära namnet för natriumhydroxid är kaustiksoda och den är extremt frätande. Därför experimenteras det även med jonvätskor av andra salter som är mindre korrosiva.

MOST

Chalmers Tekniska Högskola pågår det forskning kring Molecular Solar Thermal (MOST) energilagring. En skräddarsydd molekyl kan anta stabila former med två olika energinivåer. När vätskan belyses med solljus ändrar fotonernas energi en av molekylens dubbelbindning till två enkelbindningar. Molekylen ändrar då form, den vrider sig lite och får ett högre energiinnehåll.

På vintern när man vill komma åt energin igen låter man vätskan passera en katalysator belagd med silvernitrat (samma ämne som användes förr i tiden vid tillverkning av fotografisk film). Då återgår molekylen till sin lägre energinivå med dubbelbindning igen och energin som då frigörs avges i form av värme. Vätskan kan därefter åter “laddas” med solljus och processen kan återupprepas om och om igen.

Läs vår artikel Värm ditt hus på vintern med sommarens sol om den spännande MOST energilagringsteknologin!

Om några år kan vi se fram emot energisnåla villor i Sverige som lagrar undan sommarens solvärme för att värma huset under vinterns kalla månader. Utan behov av fossila energikällor.

Bookmark the permalink.
  • Kurt Hansson

    En annan energibärare är ammoniak, framställd med sommarens solel och lagrad i enkla ståltankar med 6-8 bars tryck (som vätska) som vätebärare (är den billigare än att lagra motsvarande mängd komprimerad eller förvätskad vätgas (cryogent nedkyld till -240 grader C). Giftig men inte explosiv och brandfarlig som vätgasen är. Redan idag kan den som vill skaffa en direktverkande bränslecell på 5 kW som drivs med ammoniakgasen från en tank med årsbehovet av lagrad solenergi eller reformera ammoniaken till ren vätgas för matning av en PEM bränslecell, för både värme och laddning av en elbil. Utveckling pågår också för att få fram små syntetiserare för egen framställning av grön ammoniak med förnybar el, men den ammoniak som finns idag är nästan uteslutande framställd med naturgas och importeras till Sverige (från Ryssland, Ukraina, EU och Kina mfl)

    • berra

      Ammoniak är en tung gas som lägger vid golvet marken vid ett läckage.

      Jag anser riskerna överstiger fördelar med den gasen. Då är vätgas som bara stiger upp säkrare enligt mig.

      • Kurt Hansson

        Vätgasen är luktlös och bildar knallgas i ett brett område och därmed mycket farlig, vid minsta lilla tändande gnista (statisk elektricitet räcker). Ammoniak har en stickande lukt vid minsta förekomst och den hanteras allmänt i samhället idag utan större problem (bl.a. i många produkter, plaster, kylanläggningar, industrier och inom lantbruket som gödsel och för att luta halm (för att öka fodervärdet). Infrastrukturen för ammoniak finns redan (båt, järnväg och lastbil), men den finns inte alls för vätgasen, annat än som gastuber och inom vissa industriprocesser. Att ammoniak är näst största kemiråvaran gör att samhället kan hantera den.

        • berra

          Jag har hört talas om ammoniak olyckor vid ishallar. Visserligen bara sjukhus besök i sverige, men dödsfall utomlands.

          Vätgas exploderar men stiger så det är enklare och skydda sig mot enligt mig.

          • Kurt Hansson

            Jag väljer hellre ett vinterbehov av lagrad solel i en tank med ammoniak än motsvarande cylindrar med vätgas under högt tryck, med förödande konsekvenser om de läcker och brand uppstår med stor explosionsrisk. Vad beträffar regelverket, så krävs stora säkerhetsavstånd för att lagra trycksatt vätgas och brandbarriärer mot brännbart som kan antändas (trähus etc). Tillståndsprocessen är dyr liksom återkommande besiktningar av cylindrarna för vätgas. Att flytta/fylla på vätgas om det fattas är också betydligt kostsammare, än att med tankbil flytta/fylla på ammoniak. Visst det finns säkerhetsregler att följa också för ammoniak, men de är betydligt enklare att efterkomma.

  • Jan-Erik Sebestyen

    Jag vill bara lägga till att all teknik som behövs för att gå bort från fossilbaserad elproduktion redan finns. Det börjar komma vetenskapliga studier* som visar att det billigaste alternativet är att byta till sol, vind och batterier (tillsammans med elhandel). Det är till och med billigare än att fortsätta använda befintliga anläggningar.

    Det finns också massor av investerare som vill bygga sol, vind och batterier idag, de har velat bygga under lång tid. Men det finns allt för många som säger nej till ny teknik, eller kanske jag ska säga att det är för få som säger ja till den nya tekniken. Om marknaden fått sköta mer själva hade det kanske inte bara varit Sverige som kraftigt minskade sitt oljeberoende efter oljekrisen, som Tibor skrev om igår.

    Angående att el behövs mer på vintern så vill jag bara påpeka att den el jag behöver på sommaren, den behöver jag som bäst på sommaren.

    *Tony Seba har visat detta länge, men han är inte forskare.

    • berra

      Nu har jag ingen belägg för detta.

      Men jag tror solceller och vattenkraft kompletterar varandra bra i sverige på årsbasis.

      En varm och torr sommar ger mycket energi från solceller, man kan köra vattenkraften sparsamt för att komma in i höst och vinter med rätt nivå i magasinen.

      Jag har svårt att tro att vi kan bygga för mycket solceller i sverige att det skulle bli något problem i sverige.

      Solceller producerar på dagen när behovet är högre. Tyskland har mycket solceller och har för mycket effekt några få sommar dagar per år, det är under helger när industrin står stilla idag.

      Vindkraft kan ju producera mycket på natten när behovet är lågt. Där kan problemet bli större, men det är ett positivt problem jag gärna tar. Dock önskar jag havsbaserade vindkraft med svängmassa i södra sverige för nätets bästa. Även batterier med svängmassa i söder.

      Finland bygger Europas största batterilager på 90MW vid sin nya reaktor OL3, varför bygger inte de svenska elbolagen batterier vid de svenska reaktorna ?

      • Jan-Erik Sebestyen

        Att sol och vind tidvis producerar mer el än aktuellt behov kommer att leda till perioder med långt elpris. Det troliga är att någon kommer att hitta på nya affärsmöjligheter som drar nytta av detta, vilket balanserar priset. Grönt stål är ett sådant exempel, grön ammoniak är ett annat. Det lär dyka upp många fler idéer.

        På tal om batterier för att stabilisera nätet, det går också använda synkronkompensatorer. Det är en gammal beprövad teknik som nu kommit till heders igen. Bl.a. South Australia använder sådana tillsammans med batterier, vilket gör att de nu kan köra på 95 % sol och vind. Några till och de kanske kan köra 100 %.

        • berra

          Håller med dig.

          Grovt ser jag solceller för att balansera vattenkraften ett dåligt vatten år på årsbasis.
          Sen vind för vätgas produktion. Men detta beror på vilken detaljnivå man tittar på.

          Angående synkronkompensatorer kan man låta de gamla generator från kärnkraft vara kvar och göra detta jobb.

          Jag tycker det är tjänstefel från SVK att inte köpa dessa och använda dom till detta.
          Nackdelen med detta är att det går åt energi att låta dom snurra med. Men man behöver kanske låta dom snurra hela tiden, utan bara vid behov.

          Fördelen med batterier som svängmassa är att de står i beredskap utan förluster av energi och att de är så snabba att de till och med är bättre än mekanisk svängmassa.

          De gamla vindkraftverken hade samma generator som vatten och kärnkraft har, men hade då en dyrare växellåda för att snurra med samma hastighet. Jag skulle önska att en del vindkraftverk tillförde svängmassa med denna metod.

          Jag tycker det är tjänstefel av SVK att inte prova batterier på Gotland. Man kan med små enkla resurser testa och skaffa sig kunskap i ämnet inför framtida nät. Med det känns som SVK vill att vind och solceller ska misslyckas på gotland för kunna ha referens att sol och vind är dåligt.

          • Jan-Erik Sebestyen

            Problemet med SVK är som du säger att de är långsamma, alltid tre steg efter. Och så tycks det alltid ha varit. I de historiska berättelser jag fått tag i om elektrifieringen av Sverige så framstår Vattenfall som den aktör som alltid var sist.

            Under den period då grunden för dagens elnät lades, typ 1890-1940, så dominerade entreprenörer, investerare och uppfinningsrika ingenjörer. Nu sitter allt fast i en ändlös politisk process, på samma sätt som NASA tidvis fastnat i politisk korruption. Ska Europas energisystem förändras, krävs en återgång till den entreprenör anda som en gång rådde. NASA försöker idag lämna trögheten med statlig styrning till förmån för att stötta framväxten av snabbrörliga företag som SpaceX, Rocket Lab och Axiom. Det borde finnas mycket att lära från detta. I synnerhet nu när Europas rymdindustri håller på att helt konkurreras ut, och Ryssland valt krigets väg.

            I årtionden har det tjatats om “hotet från global uppvärmning” och behovet av att göra något. I praktiken har ingenting gjorts. Jag kan inte se någon “sense of urgency” överhuvudtaget. Det blir inga förändringar för att man sätter mål, håller uppbyggliga tal eller delar ut bidrag än hit och än dit. Det krävs förändring av hur saker och ting fungerar. Det krävs återgång till innovativa företag med förmågan att skapa förändring. Så här långt har politiker Europa förhindrat förändring i allt från miljölagstiftning (som tycks vara där för som hinder, snarare än för miljön) till sitt handlande. T.ex. bygger de med förkärlek hellre gasledningar än det elnät som skulle behövas för att få bort fossilproduktion.

            Gotland skulle kunna fungera som ett ställe där nya tekniska lösningar utvecklas. Och då av privata entreprenörer och inte av SVK eller andra statliga bromsklossar. Gotland har gott om sol och vind och en tämligen liten befolkning. Man skulle kunna börja med att reformerna regelverket på Gotland för att se vad som rävs för att dra igång den energiomställning som alla pratar sig varma för.

  • Björn

    SaltX är ett bolag som kommit en bit på den industriella versionen, potentialen avspeglas kanske inte i aktien men ändå intressant.

  • Tanaxia

    För någon som inte är superinsatt, hur är detta annorlunda från bergvärme?
    Också; Detta hanterar enbart värmebehoven, hur hanterar man elkonsumption på bästa sätt under vintern? Datorer, TV, spis, etc drar ju inte lagrad värme utan el menar jag :)

    • https://teslaclubsweden.se Tibor Blomhäll

      Elbehovet på vintern kan täckas med sol-, vind- och vattenkraft, som tordes räcka till när de inte behöver täcka uppvärmningsbehovet också.

      • Tanaxia

        Då tänker du Sveriges elproduktion och inte något som dessa husägare äger själva?

        • https://teslaclubsweden.se Tibor Blomhäll

          Ja

    • berra

      Det enklaste sättet är att skaffa sig en uppfattning är sidan
      http://elstatistik.se/

      Överst är hela norden. Den andra är sverige.

      Normalt visas en månad. Men under grafen har du reglage så du kan vissa upp till 1år. Så du kan bilda sig en uppfattning vad som händer under året eller zooma in en period du är intresserad av.

      Skillnad mellan sommar och vintern är vad som normalt går åt till värme. Under industrisemester står även mycket industri stilla.

      Skulle man värma fastigheter med säsongs sol skulle elförbrukning på vintern vara ungefär som på sommaren.

      Detta är grovt förenkling av det.

  • UmeSverker

    Elda träpellets på vintern är Co2 neutralt och relativt billigt. Lite sotigt men funkar bra.

    • berra

      Där det fungerar så tar man bort elnätets effekt-toppar på ett gynnsamt sätt.

      Det är väldigt geografiskt, men där jag bor har många bergvärme och eldar kamin, vedpanna de kallaste dagarna på året.

      Ska vi tro SVK när de köper in reserven från karlshamns oljekraftverk så behövs det 3 ggr / år.

  • Pontus Dahlberg

    Olika energislag kompletterar varandra. När det blåser mycket ger vindkraften mycket, men solelen blir mindre, och tvärtom. När solelen ger mycket ger vinden mindre. De två energislagen speglar varandra. Syns tydligt när man lägger kurvorna över varandra.

    Men även säsongsmässigt. På sommaren ger solcellspanelerna mycket solel som man säljer, t ex på Nordpool för t ex 2 kr/kWh eller vad priset råkar vara. På vintern använder man intäkterna från sommarens solel till att köpa vindel från SVEF för 37,5 öre inklusive moms.

    Mer än så behöver man egentligen inte.

    • berra

      Det du säger syns tydligt om man tittat på månads statistik över Tyskland, vind / sol.