The ZAS project

Genopladelige zink-luft-batterier kan imødegå afhængighed af fossile brændsler

onsdag 27 maj 15

Kontakt

Tejs Vegge
Professor, Sektionsleder
DTU Energi
45 25 82 01

ZAS-konsortiet

Konsortiet bag ZAS-projektet består af Stiftelsen Sintef (forskning, Norge), Fundación Cidetec (forskning, Spanien), Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (forskning, Tyskland), Institute of Electrochemistry and Energy Systems (forskning, Bulgarien), Danmarks Tekniske Universitet (Universitet, Danmark), Ceramic Powder Technology (industri, Norge), Reactive Metal Particles (industri, Norge), Inabensa (industri, Spanien) og Varta Microbatteries (industri, Tyskland)

Lagring af energi fra vedvarende energikilder er afgørende for Europas energipolitik. DTU Energi og en række EU-partnere vil bruge atomar modellering til at udvikle et genopladeligt zink-luft-batteri, der er i stand til at lagre store mængder energi.

Europas afhængighed af energi udefra skaber en række alvorlige usikkerheder grundet uforudsigelige priser på fossile brændstoffer samt de geopolitiske risici i forbindelse med importafhængighed. Øget udnyttelse af vedvarende energikilder ventes at bidrage til at dæmpe disse usikkerheder, med den bonus at det samtidig hjælper med at sænke EU’s samlede CO2-udledning.

Der er dog behov for bedre og mere effektive teknologier til at lagre energien, hvis et skift fra traditionel til vedvarende energi skal sikres, og hvis målet på 20% vedvarende energiproduktion i EU skal nås i 2020.

"Vi bruger store kvantemekaniske computersimuleringer til at simulere, hvorfor materialer agerer og reagerer, som de gør, for at gøre dem mere effektive"
Prof. Tejs Vegge, DTU Energi

En af de vigtigste teknologier til at lagre de store mængder af strøm er store stationære batterier, der anses som en af ​​de mest effektive lagringsteknologier, og genopladelige zink-luft batterier er en ret lovende mulighed for stationær oplagring grundet et potentiale for høj energitæthed og konkurrencedygtig pris, kombineret med miljøvenlige materialer.

"Generelt har vindmølleparker masser af plads til rådighed for stationære batterier, der kan anvendes til at lagre strømmen. Så det er ikke batteriernes størrelser, men produktionsprisen, deres holdbarhed og deres evne til at reagere hurtigt i spidsbelastninger, som tæller", forklarer professor Tejs Vegge fra DTU Energi.

DTU Energi er del af det nye Horisont 2020 EU-projekt “Zinc Air Secondary innovative nanotech based batteries for efficient energy storage”, forkortet ZAS. Her skal det danske eliteuniversitet i nært samarbejde med otte europæiske forskningsinstitutter og industripartnere udvikle egnede metal-luft-batterier, der er egnet til hurtig lagring og frigivelse af store mængder energi fra vedvarende energikilder som solceller og vindmøller, der er kendetegnet ved fluktuerende udsving. Zink-luft er en lovende kandidat til sådan et batteri, da det kan håndteres sikkert i en normal atmosfære, og zink-luft ikke-genopladelige celler bruges allerede i høreapparat-enheder. Udfordringen i ZAS-projektet er, at gøre Zink-luft teknologien genopladelig.

"Zink-luft batterier har en høj energitæthed, og zink er en rigelig og miljøvenlig ressource. Så der er potentiale for billigere løsninger til cyklisk opbevaring og frigivelse af vedvarende energi end de velkendte litium ion-batterier (Li-ion)", siger professor Tejs Vegge og fortsætter.

"Li-ion batterier har en acceptabel energitæthed til stationær lagring, men de fleste, der er tilgængelige på markedet, koster op omkring 500 €/kWh. Den nye Tesla PowerWall er netop blevet udbudt til $ 350-425/kWh (ca. 314-381 €/kWh), mens zink-luft batterier forventeligt vil være under 300 €/kWh. Så zink-luft batterier er lovende i det perspektiv, men vi bliver nødt til at forske en hel del for at finde frem til de rette materialer og atomare strukturer, så vi kan optimere teknologien fra laboratorieskala til demonstrationsniveau."

ZAS konsortiet dækker over en bred vifte af supplerende færdigheder, ekspertiser og ressourcer inden for batteriområdet, og DTU bidrager ved hjælp af DTU’s supercomputer Niflheim med atomare skalamodeller, som ved hjælp af avancerede computersimuleringer af zink anoder og luft katoder letter udviklingen af nye, ​​forbedrede elektrodematerialer og et velfungerende celledesign.

"Vi kan ikke bruge ren zink i et genopladeligt system, så vi bliver nødt til at få en dybdegående forståelse af materialer og af mekanismer i både anoden og katoden for kunne finde frem til den rigtige type legering til batteriet. Til det bruger vi store kvantemekaniske computersimuleringer til at simulere, hvorfor materialer agerer og reagerer, som de gør, for at gøre dem mere effektive. Den viden vil også være vigtig for stabilitet og levetid af hele systemet", siger professor Tejs Vegge.

ZAS Konsortiet stræber efter zink-luft batterier, der er i stand til at lave 1000 cykler af op- og afladning, men konsortiemedlemmerne håber at nå op imod de 10.000 cykler, der kræves for fuld adgang til markedet. For at nå det ene eller det andet af ​​disse mål, skal konsortiet ikke kun forske i materialer og nanostrukturerede materialer til batteriet. Det skal også ligge det strukturelle fundament for samkøring af batteriteknologien med allerede eksisterende energilagringssystemer.

ZAS-projekt, “Zinc Air Secondary innovative nanotech based batteries for efficient energy storage”, støttes med 6,3 mio. euro under EU's Horisont 2020-rammeprogram for forskning og innovation, og det forventes at løbe i tre år. Projektet starter op den 1. juni 2015.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.