Hvordan skal all den grønne energien lagres? Teknologi fra bronsealderen kan være løsningen

Keramiske steiner har kledd innsiden av ovner i tusenvis av år. (Foto: Volodymyr Burdiak / Shutterstock / NTB)

En ny type ildfaste steiner kan holde på svært høye temperaturer. Men vil de konkurrere med batterier?

I fremtiden skal sol, vind og vann drive hverdagen vår, hvis FN får det som de vil.

Men naturen stikker kjepper i hjulene for målet om 100 prosent fornybar energi. 

For energien fra disse kildene er alt annet enn stabil.

Én dag kan det blåse opp til storm, mens en annen dag ligger vinden stille. Sola skinner mest om sommeren, men forsvinner helt om natta.

For å sikre strøm til enhver tid må energien lagres.

– Vi trenger en enorm mengde energilagring, sier Julian Bradley Walker, førsteamanuensis i materialteknologi ved NTNU, til forskning.no.

Ideen kan spores tilbake til bronsealderen

Nå mener forskere ved Stanford University at en flere tusen år gammel teknologi kan være løsningen.

Nemlig ildfaste, keramiske steiner.

Lignende steiner, ofte laget av leire, har kledd innsiden av ovner helt siden bronsealderen, anslår forskerne.

Fordi de tåler glohete temperaturer, hindrer de varmen i å slippe ut.

Ildfaste keramiske steiner brukes fortsatt i mange ovner i dag. (Foto: icestylecg/Shutterstock/NTB)

Kan spare på varmen til den trengs

Men de siste årene har det dukket opp en ny vri på den gamle ideen.

En ny type ildfaste steiner kan nemlig lagre varme.

I stedet for å spare på ekstra energi i et batteri kan vi varme opp slike steiner. Når varmen trengs, sendes kald luft gjennom rør som snirkler seg mellom steinene. 

Den opphetede lufta kan blåse videre til der vi trenger varmen.

Koster en tidel av batterier

Ideen er god fordi den er så enkel, ifølge Mark Z. Jacobson, som er en av forskerne bak den nye studien.

Mark Z. Jacobson forsker på luftforurensning og miljøteknologi ved Stanford University. (Foto: Privat)

– Fordelen med ildfaste steiner er at de er billige og laget av vanlige elementer i jorda, skriver professoren ved Stanford University til forskning.no.

Ifølge forskerne koster steinene bare en tidel av batterier.

En ulempe at de er tunge og store

Men selv om dette er en god og enkel idé, har teknologien en stor ulempe, sier Walker ved NTNU.

De er tunge og store.

Steinene kan altså ikke fraktes rundt som litiumbatteriet i en telefon eller elbil.

Julian Bradley Walker forsker på å lagre energi som varme ved NTNU, et fagfelt som kalles termisk energilagring. (Foto: Maggie Yesko Photography)

I tillegg har steinene en annen begrensning: Varmen lekker ut. 

Den høye temperaturen holder seg bare i noen timer til dager.

Nyttig når de ikke skal fraktes rundt

Altså vil ikke ildfaste steiner utkonkurrere batterier med det første.

Men de kan allikevel være nyttige, spesielt når de ikke trenger å fraktes rundt.

I fabrikker som produserer stål, jern eller glass, trengs minst 1.000 grader celsius. Der det lages sement, trengs minst 1.300 grader.

I slike fabrikker er steinene ideelle, mener forskerne bak den nye studien.

– De ildfaste steinene kan erstatte all gass, olje, kull og biobrennere. Da kan de plassere systemet rett inntil prosessen som trenger å bli varmet opp, forklarer Jacobson.

Penger å spare

Her er det nemlig mye å hente for jordas klima.

Til sammen står oppvarmingen i fabrikker som krever høy varme, for 17 prosent av verdens CO2-utslipp, anslår forskerne.

Ved å bruke overskuddet av elektrisiteten fra sol-, vind- og vannkraft til å varme opp steinene, kan industrien kutte disse utslippene.

Men forskernes hovedbudskap er noe annet. Nemlig at steinene også er gode nyheter for lommeboka.

Å bytte til ildfaste steiner vil være billigere enn å bruke andre elektriske løsninger, viser utregningene deres.

Bruker de vanligste elementene i jorda

Walker ved NTNU mener et annet poeng er minst like viktig.

Litiumbatterier som driver alt fra elbiler til solcellepaneler, inneholder mange sjeldne grunnstoffer.

Selv om vi kan tyne ut mer litium fra jorda, ved å drive gruvedrift i vulkaner eller på havbunnen, trenger vi andre alternativer.

– At vi kan lage ildfaste steiner av de 14 mest vanlige elementene i jordskorpen, er en stor fordel sammenlignet med batterier som bruker kobolt, litium og sjeldne jordarter, sier Walker.

Kjempebatteri av sand

Uansett bør vi satse på flere teknologier på en gang, mener Walker.

Ildfaste steiner kan bli én av mange løsninger som lagrer energi som varme.

Finnene har for eksempel laget et kjempebatteri av varm sand.

Mange forskere, inkludert Walker, lager også nye materialer som holder bedre på varmen. 

Eller de bruker kjemiske reaksjoner som lagrer varmen til den trengs.

– Vi må bli mye mer selektive med hva vi bruker hvor, så vi ikke overforbruker spesifikke elementer eller materialer, sier Walker.

– Å dra det litt for langt

De ildfaste steinene blir solgt inn som veldig enkle i den nye studien.

I virkeligheten er de nok mer avanserte, mener Walker.

– Å trekke en linje tilbake til bronsealderen synes jeg er å dra det litt for langt. Dagens ildfaste steiner er tross alt moderne keramiske materialer, sier NTNU-forskeren.

Referanse

 Mark Z. Jacobson mfl.: Effects of firebricks for industrial process heat on the cost of matching all-sector energy demand with 100% wind–water–solar supply in 149 countries, PNAS Nexus, juli 2024.