Grøn og bæredygtig udnyttelse af energi med katalysematerialer

Markedet inden for energilagring skal optimeres gennem nyudviklede katalysematerialer, der gør det muligt at genanvende og reducere mængden af kritiske råstoffer som iridium og ruthenium. Det er især relevant i lande, der anvender klimavenlige energikilder som vind og sol, som naturligt har store udsving i elproduktion.

– Energiproduktionen er ofte højere end efterspørgslen, når det fx blæser meget, eller der er masser af sollys. Lige nu findes der ingen optimal løsning til at lagre overskudsenergien, så den bliver bare solgt til andre lande til en lav eller negativ spotpris. Når efterspørgslen omvendt er højere end den energi, der kan produceres, fx i perioder med mindre vind og sol, er vi nødt til at købe energien ind fra udlandet til en meget højere pris og med et meget højere CO₂ aftryk. Denne udfordring vil blive større i takt med, at andelen af energiproduktion fra sol og vind stiger, siger Christian Kallesøe, sektionsleder på Teknologisk Institut.

Elektricitet og brændstof på lager
En effektiv lagring af elektrisk energi, også kendt som Power-to-X, vil derfor stabilisere ”energiøkonomien”, og det er netop formålet med det europæiske Horizon 2020-projekt, RECYCALYSE, som Teknologisk Institut står i spidsen for.

– Vi tager udgangspunkt i energilagringsmetoden PEM (polymer-elektrolyt-membran) elektrolyse, som kort sagt går ud på at bruge elektricitet til at spalte vand og udvikle brint og ilt, mens efterspørgslen på energi er lav, eller energiproduktionen er høj. På den måde opnår man en kemisk lagring af overskudsenergi, der både er meget mere fleksibel og har en højere energidensitet end fx batterier. Efterfølgende kan brinten så fx bruges til at generere elektricitet igen, når efterspørgslen er højere, eller omdannes til kemikalier og brændstoffer, fortæller Christian Kallesøe.

Færre omkostninger og mindre ressourceforbrug
På nuværende tidspunkt er PEM-systemer forbundet med høje omkostninger og bruger store mængder kritiske råstoffer. Idéen bag RECYCALYSE er at udvikle og producere bæredygtige, state of the art-katalysematerialer til iltudviklingen, som er den mindst effektive proces i PEM-elektrolysen.

– Samtidig vil vi opsætte en genanvendelsesproces for alle komponenter, der indgår i PEMEC (PEM elektrolyseceller). Ved siden af de dyre katalysematerialer består PEMEC-systemer nemlig også af titaniumplader og andre værdifulde elementer. De skal genanvendes for at reducere produktionsomkostninger og CO₂-udledninger i produktionen, siger Christian Kallesøe.

Reducerer materialeimporten i EU
RECYCALYSE vil desuden bidrage til at reducere eller undgå afhængigheden af materialeimport i EU. Det sker ved både at genanvende elementerne i nye katalysematerialer – og dermed bidrage til en cirkulær økonomi – og ved at reducere andelen af kritiske råstoffer i katalysematerialerne, der skal importeres uden for EU.

– De største gevinster ved projektet er øget teknisk og økonomisk konkurrenceevne inden for EU’s energilagringsproduktion. Når vi er i mål, vil energilagringen være gearet til effektiv lagring af store mængder af energi i PEMEC-systemer med færre omkostninger og mindre CO₂-udledninger som resultat, siger Christian Kallesøe.

Med Teknologisk Institut i spidsen består RECYCALYSE af et samarbejde mellem Fraunhofer ICT, Sustainable Innovations, Vertech Group, TWI, Danish Power Systems, Technische Universität Bergakademie Freiberg (Institute for Nonferrous Metallurgy and Purest Materials), Universität Bern, Prüfrex Innovative Power Products GmbH, HyCentA Research GmbH, and Accurec Recycling GmbH. Projektet er støttet med 5.5 millioner € fra den Europæiske Unions Horizon 2020 forsknings- og innovationsprogram under tilskudsaftalen nummer 861960.