Elsystemet kräver balans mellan produktion och användning av elektricitet. Med en större andel vind- och solkraft ökar behovet av att kunna lagra energi, eftersom intermittent elproduktion producerar mest el när vinden blåser och solen skiner. Energilagring är ett effektivt sätt jämna ut kurvan i elnätet genom att kapa effekttoppar och optimera elförbrukningen.
Det finns olika sätt att lagra energi. Tre exempel på storskaliga energilagringstekniker är batterier, pumpkraft och vätgas. Det finns även andra, både termiska (värme) och kemiska, sätt att lagra energi och innovationstakten för nya tekniker är hög.
Batterier för energilagring och frekvensreglering
Batterier är den vanligaste formen av energilagring på liten och medelstor skala. I Sverige går utvecklingen av batteriinstallationer snabbt. Idag är det vanligast med batterisystem för 1–2 timmars lagring, men större system installeras runt om i Europa och är på gång även i Sverige.
Batterilager är en bra backup-resurs för att säkerställa en trygg elförsörjning. De har visat sig särskilt viktiga för verksamheter som datacenter, sjukhus och industrier. För att lagra energi i batterier utnyttjas spänningsskillnaden mellan positiva- och negativa joner.
En batteripark kan liknas vid en enorm powerbank, som aktiveras när det behövs stabilisering i elnätet. Det vanligaste är att parken består av litiumbatterier, liknande de som används i elbilar, och är placerade i närheten av nätstationer. Batterierna laddas när elsystemet tillåter (när elproduktionen är hög) och urladdas vid behov (när elproduktionen är låg).
Batteriparker har en viktig funktion att stödja och stabilisera det lokala elnätet, särskilt under perioder av elbrist. Batterier är snabba i sin reglering och kan bidra till stödtjänster för att hantera frekvensavvikelser. Redan i dag spelar de en nyckelroll när det gäller de snabba reserver som krävs för att hantera exempelvis snabbstopp i ett kärnkraftverk eller störningar i situationer med låg mängd rotationsenergi.
Batterier i Vehicle to grid (V2G)
När den växande elbilsflottans batterier kan integreras i elsystemet kan den bli en viktig resurs för elsystemets stabilitet, både med smart laddning och som energilagring genom så kallad” vehicle-to-grid”.
Läs mer om V2G i detta faktablad från Power Circle
Redan idag finns det exempel på hur bilbatterier i Göteborg har kunnat bidra till det lokala elnätet, vilket varit ett genombrott för V2G-tekniken.
Pumpkraft likt vattenkraften – lagrar stora mängder energi
Pumpkraft är en energilagringsteknik som bygger på lägesenergi. Lägesenergi är en form av potentiell energi, dvs. energi som finns tillgänglig, men som ännu inte har frigjorts.
Energilagring genom pumpkraft kan bidra på liten, medelstor och stor skala. Pumpkraften har möjlighet att på kort sikt balansera tillgång och efterfrågan i elsystemet och därmed hålla frekvensen stabil, såväl som hålla jämvikt i det nationella elsystemet mellan tillgång och efterfrågan på längre sikt.
I ett pumpkraftverk pumpas vatten upp till en högre nivå i en reservoar när eltillgången är hög, t.ex. när det produceras mycket vind- eller solenergi. När efterfrågan på el är högre än tillgången släpps vatten ner genom en turbin som genererar elektricitet. Pumpvattenkraftverket blir på detta sätt ett energilager – som ett gigantiskt batteri. Vattenkraftsdammar har samma egenskap och kan lagra stora mängder energi. I det avseendet är pumpkraft som vattenkraft, men utan behov av strömmande vatten.
Läs mer om hur vattenkraft fungerar här
Vätgas kan ersätta fossil energilagring i industrin
Vätgas är en energibärare som kan användas för energilagring. Vätgas produceras av el genom elektrolys, som sedan kan lagras och återanvändas för att genera elektricitet vid behov. Mest kostnadseffektivt är att använda överskottsel som annars skulle regleras ner i elsystemet. Det finns många potentiella användningsområden för vätgas, men det är främst inom industrin som den används idag.
Enligt Energimyndigheten förväntas satsningar inom fossilfri vätgasproduktion stå för 22 till 100 terawattimmar (TWh) av Sveriges elbehov år 2050.
I EU:s vätgasstrategi som presenterades sommaren 2020 fastställdes att vätgas är en nyckel för omställningen till ett förnybart energisystem.
I Sverige har Energimyndigheten haft i uppdrag att samordna arbetet med vätgas.
Vätgas den vanligaste produkten i Power-to-X
Power-to-X (P2X) är benämningen av teknik som omvandlar el, ofta från förnybara källor som sol- eller vindkraft, till andra energiformer. ”X” kan referera till olika produkter, t.ex. vätgas (Power to Hydrogen). Genom P2X-teknik kan överskottselen omvandlas till energiformer som är enklare att lagra, och har därmed stor betydelse för att vi ska kunna lagra energi.
Med hjälp av s.k. biogen koldioxid är det möjligt att producera elektrobränslen, som t.ex. fossilfri metanol och andra vätgasderivat, till transporter som flyg och sjöfart.