Jakten på effektiv och kostnadseffektiv energilagring intensifieras i takt med att litiumjonbatteriernas begränsningar blir allt tydligare – nu pekar nya forskningsgenombrott inom grafenbaserade superkondensatorer ut en möjlig väg bort från dagens dominerande teknik.
Litiumjonbatterier har blivit ryggraden i både elbilsbranschen och den snabbt växande globala energilagringsmarknaden – men tekniken har flera iboende svagheter – den klarar i praktiken sällan mer än omkring fyra timmars energilagring – den är känslig för brandrisk genom så kallad termisk rusning – och den globala råvaruförsörjningen är starkt koncentrerad till Kina, med betydande geopolitiska sårbarheter.
Samtidigt förknippas litiumutvinning med stora miljöproblem och lokala hälsorisker – något som ytterligare spär på intresset för alternativa tekniker .
Genombrott för grafenbaserade superkondensatorer
Ett av de senaste genombrotten kommer från forskare som utvecklat ett nytt grafenbaserat superkondensatormaterial – enligt studier kan det närma sig litiumjonbatteriers energitäthet, men erbjuda avsevärt snabbare laddning.
Den nya materialstrukturen bygger på ett böjt och mer lättillgängligt grafennätverk – vilket gör att både energi- och effekttätheten slagit tidigare rekord – enligt forskarna kan tekniken bana väg för nya system inom eltransporter, elnätsstöd och konsumentelektronik.
Studien, som publicerats i den vetenskapliga tidskriften Nature Communications, visar även på hög slitstyrka – långsiktig stabilitet har observerats även under mycket tuffa testförhållanden – något som är avgörande för storskalig energilagring där drift dygnet runt krävs.
Detta sätter grafen i direkt konkurrens med litiumjontekniken, som hittills haft ett tydligt övertag när det gäller kombinationen av energitäthet, livslängd och temperaturtålighet.
Flödesbatterier och metallkemi växer fram
Utöver grafen växer även andra batterikemier fram som potentiella alternativ – dit hör vanadinflödesbatterier samt system baserade på zink och järn – dessa lämpar sig särskilt för så kallad långvarig energilagring, där el ska lagras i dygn, veckor eller till och med säsonger.
Denna typ av lagring lyfts ofta fram som nödvändig i energisystem med hög andel väderberoende elproduktion – där obalanser mellan produktion och efterfrågan kan bestå under långa perioder.
Samtidigt finns stora frågetecken kring ekonomin – många av de nya batteribolagen är renodlade mot energilagring – till skillnad från litiumjonaktörer som även levererar till elbilsindustrin och därmed har bredare intäktsbas.
– Den här bristen på intäktsdiversifiering innebär en betydande risk och gör bolagen mer sårbara för svängningar i marknadssentimentet, konstaterar branschsajten Energy Storage News.
Dessutom är slutmarknaden för dessa alternativa tekniker ännu relativt liten, vilket begränsar skalfördelarna.
Bolag som Invinity Energy Systems med vanadinflöde, Eos Energy med zink och ESS Tech med järnflöde pekas därför ut som tekniskt lovande, men finansiellt osäkra satsningar.
Tillväxten drivs av ett instabilt elsystem
Den globala marknaden för energilagring växer snabbt – men tillväxten drivs i hög grad av ett allt mer instabilt elsystem där väderberoende produktion från vind och sol kräver omfattande stödlösningar.
Trots politisk turbulens fortsätter utbyggnaden av vind- och solkraft i hög takt – inte minst på grund av kraftiga subventioner och prioriterad nätanslutning – vilket i sin tur ökar behovet av dyr reservkraft och energilager.
Energy Storage News konstaterar att trycket mot långvarig energilagring nu ökar – just de områden där flödesbatterier och andra alternativa kemier har sina tydligaste tekniska fördelar.
Men även här återstår stora praktiska hinder – kapitalbehoven är omfattande – lönsamheten är osäker – och många projekt är fortsatt beroende av politiska styrmedel snarare än marknadsdriven efterfrågan.
Grafen och andra nya batteritekniker visar att litiumjon inte längre är ensam herre på täppan – men om de kan ta steget från laboratorier till stabil industriell massproduktion återstår att bevisa.
Källa: Oilprice.com, Haley Zaremba
