Håkan Nilsson
Lagring av energi är en av de viktigaste framtidsfrågorna. Håkan Nilsson, professor i strömningslära på institutionen för Mekanik och maritima vetenskaper vid Chalmers.​ Foto: Lukas Nilsson​​​​​

Havsvatten kan lagra vindkraftens elöverskott

​Stränder och salta hav förknippas oftast inte med vattenkraft. Men efterfrågan på nya lösningar för energilagring ökar i takt med att väderkänslig förnybar energi som sol och vind expanderar. EU har därför beviljat pengar till ett projekt där universitet och industri tillsammans ska utveckla ny teknik för havsvattenbaserad energilagring. Den ska möjliggöra att även låglänta områden, som Holland, kan använda havets vatten för att lagra energi. 
– Det här ska bli spännande. Lagring av energi är en av de viktigaste framtidsfrågorna. Hela projektet samordnas från TU Delft i Nederländerna där jag var gästprofessor fram till årsskiftet. I Holland är de framåt och duktiga inom området Coastal engineering. De har byggt upp hela sitt land genom att dämma upp havet, säger Håkan Nilsson, professor i strömningslära på institutionen för Mekanik och maritima vetenskaper vid Chalmers.

Han poängterar att det inte handlar om elproduktion, eftersom vi redan har tillgång till elen. 
– När det blåser mycket, och vindkraften i stunden genererar mer el än vi behöver, kan vi använda överskottet för att pumpa vatten och lagra det tills vi behöver elen, säger Håkan Nilsson.

EU satsar 52,8 miljoner kronor på projektet. Av dem går 4,6 miljoner kronor till institutionen för Mekanik och maritima vetenskaper på Chalmers. På Chalmers är det Håkan Nilsson och nya doktoranden Jonathan Fahlbeck som ska arbeta med projektet. 
Sammanlagt medverkar tolv industrier och universitet runt om i Europa. 

Inom Coastal engineering arbetar ingenjörer och forskare med de specifika krav som ställs på konstruktion och utveckling av kustområden. Det kan handla om allt ifrån landåtervinning, vindkraftsparker, och nu utveckling av kustnära energilager. För att bygga kustnära krävs det goda kunskaper i hydrodynamisk inverkan av vågor, tidvatten, stormvågor och tsunamier, och om den många gånger hårda miljön som saltvatten är för olika konstruktioner.

Projektet har flera inriktningar, varav en är pumpkraftverk med havsvatten. 
Ett pumpkraftverk lagrar energi genom att pumpa vatten till en högre nivå när det finns överskott på el, och låter vattnet gå genom en turbin för att återskapa elen när den behövs. Själva pump-turbinen, som är hjärtat i anläggningen, är utformat för att fungera både som pump och turbin. Det är den delen som ska designas och optimeras på Chalmers. Redan idag används pump-kraftverk i bergiga områden med stor fallhöjd. Men nu vill man bygga energilager där det inte finns några större höjdskillnader, och då måste tekniken anpassas för de nya omständigheterna.
– Målsättningen är små fallhöjder, från ett par meter upp till tio meter. Det tillgängliggör tekniken i områden där man tidigare inte kunnat använda den, säger Håkan Nilsson.

Först kommer det att undersökas var behovet av tekniken finns, och Europas kust kommer att kartläggas för att hitta lämpliga platser. Eftersom fallhöjden är liten kommer anläggningarna att bli väldigt stora. En möjlighet är att konstruera energi-öar ute till havs, som kan samordnas med vindkraftsparker. Ett alternativ kan också vara gamla gruvor eller klippor längs kusterna. Men det är många saker att tänka på, som kostnader, hållbarhet och inte minst ekologiska aspekter i ett sådant här projekt. När det gäller turbinerna är det fiskvänlighet i första hand.

– Och så ska materialet hålla. Den marina miljön med saltvatten är inte snäll. När det stormar för vattnet även med sig en massa partiklar. Så förutsättningarna är helt annorlunda jämfört med de vattenkraftverk vi har i Sverige med sitt fina sötvatten. Vi kommer att snegla på skeppsindustrin och se vad de använder för material, säger Håkan Nilsson.

I projektet ingår, förutom vattenbyggnad och design av fisk-vänliga pump-turbiner, även generatoranpassning och överföring av elen till elnätet.
Målet är konstruera ett system som är så komplett som möjligt. Projektet beräknas pågå i fyra år. Under den tiden ska parterna bygga en modell i liten skala och en större demonstrationsanläggning.

Håkan Nilsson vet inte hur det kommer att se ut framöver när det gäller olika tillämpningar av energilagring.
Det satsas bland annat mycket på utveckling av batterier, och på elektrolys för vätgasframställning. Men att pumpa vatten är en beprövad teknologi i grunden, utan allt för höga risker och där vi kan förutse kostnaderna.

Fakta:
Projektet heter ALPHEUS - Augmenting grid stability through Low-head Pumped Hydro Energy Utilization & Storage. Det är finansierat av EU, projektnummer 883553. Läs mer om projektet: 
Augmenting grid stability through Low-head Pumped Hydro Energy Utilization & Storage


Publicerad: må 29 jun 2020.