Næste generation af varmelagring er på vej

Hvis fjernvarmen skal drage fuld nytte af sektorkoblingen med den grønne strømproduktion fra vind og sol, er varme- og energilagring helt afgørende.

Hos Aalborg Forsyning ser man både på helt nye teknologier og barsler med en udbygning af den helt velkendte slags i form af 200.000 kubikmeter ny lagringskapacitet.

– Vi har i dag to akkumuleringstanke på hver 25.000 kubikmeter, men etablerer nu fire nye akkumuleringstanke i stål på hver 50.000 kubikmeter. Det skal ses i sammenhæng med det nye energi- og varmesetup, der skal afløse Nordjyllandsværket, som lukker senest i 2028, fortæller Mathias Tjell Brassøe, forretningsudviklingschef hos Aalborg Forsyning, som har 180.000 fjernvarmekunder.

Nordjyllandsværket leverer i dag cirka halvdelen af varmen til Aalborg, men når værket lukker, flyttes varmeproduktionen over på eldrevne anlæg, nemlig en stor havvandsvarmepumpe og store elkedler, som skal supplere overskudsvarmen fra affaldsforbrænding og industrielle processer. På sigt kan der også komme overskudsvarme fra PtX-anlæg og andre industrielle anlæg.

– Øget mulighed for varmelagring bliver et meget vigtigt element, når varmen overvejende skal produceres på grøn strøm, der fluktuerer i tilgængelighed og pris. Derfor har vi brug for meget mere lagerkapacitet i fremtiden. Lagrene skal blandt andet bruges i perioder med spidsbelastning og høje elpriser, siger Mathias Tjell Brassøe.

De kommende 250.000 kubikmeter akkumuleringstanke hos Aalborg Forsyning svarer til ca. 14 GWh varme.

Heatcube i Aalborg

Men ud over akkumuleringstanke har Aalborg Forsyning netop idriftsat en helt ny type energi- og varmelagring set i et fjernvarmeperspektiv – baseret på flydende salt. Teknologien er udviklet af norske Kyoto.

Det såkaldte Heatcube-anlæg er det første i verden, som bruger smeltet salt til varmelagring i forbindelse med et fjernvarmenet.

– Kyotos anlæg fungerer som et termisk batteri baseret på flydende salt, der opvarmes med strøm fra nettet og kan lagre varme op til 450 °C. Saltet tilføres varme, når strømmen er billig, og herefter kan varmen enten afsættes til en varmeveksler eller omdannes til damp. Det betyder, at anlægget kan levere til fjernvarme, men også andre industrielle applikationer, eller på sigt konverteres tilbage til grøn strøm via en turbine og generator, siger Thomas Ejstrup Kjelgaard, projektleder hos Aalborg Forsyning.

Heatcube-anlægget kan rumme 18 MWh varme og forventes at kunne levere op til 5.000 MWh årligt svarende til forbruget i cirka 275 enfamiliehuse.

– Vi forventer meget overskudsvarme i fremtiden og perioder med billig grøn strøm, som skal passes ind i fjernvarmenettet, og særligt om sommeren kan der blive brug for at lægge på lagrene, både traditionelle tanke og nye lagringsteknologier, hvis de viser sig velegnede til fjernvarme, siger Mathias Tjell Brassøe.

I første omgang drejer det sig om at få erfaringer med den nye saltbaserede lagringsteknologi: Egner den sig til fjernvarme med sine meget høje temperaturer?

– Om anlægget på sigt bliver en fast del af vores forsyning til fjernvarmen, er for tidligt at sige. Måske er industrielle processer og PtX mere oplagte eller måske konvertering tilbage til strøm. Det må tiden vise, siger Thomas Ejstrup Kjelgaard.

Smeltet hydroxidsalt i Esbjerg

Også DIN Forsyning i Esbjerg med 27.000 fjernvarmekunder er ved at forberede sig til en fremtid uden et stort, centralt kraftvarmeværk. I 2024 lukker kulfyrede Esbjergværket og erstattes af flere grønne energianlæg: en fliskedel, en havvandsvarmepumpe og en elkedel. Den anden halvdel af varmeforsyningen vil som hidtil komme fra affaldsforbrænding.

– Vi står over for et helt nyt miks af energianlæg, der skal levere ind til fjernvarmen hos DIN Forsyning, heriblandt nogle store strømforbrugende anlæg, og det vil komme til at kræve øget lagringskapacitet ud over den 46.000 kubikmeter store akkumuleringstank, svarende til 2.400 MWh, som vi allerede har. Der er foreløbig estimeret et lagringsbehov på yderligere 2.400 MWh. Hvordan det behov skal dækkes, er ikke afgjort endnu, bortset fra at damvarme er fravalgt, siger Claus A. Nielsen, forretningsudviklingschef hos DIN Forsyning.

Varmelagring giver mulighed for at afkoble varmeforsyningen fra den aktuelle elproduktion, og det er vigtigt i en sektorkobling med fluktuerende elproduktion og priser.

– I et nyt elbaseret energisystem skal vi have varme på lager, når strømmen er dyr. Men lagring kan være mange ting. Det kan være traditionelle tanke, men det kan også være bygninger, som man med intelligent styring kan varme op, når energien er billig, og skrue ned for, når energien er dyr, siger Claus A. Nielsen.

Ligesom Aalborg Forsyning er DIN Forsyning med i et udviklingsprojekt, der ser på smeltet salt som en ny type varmelagring. MOSS – Molten Salt Storage – er navnet på det EUDP-støttede projekt med teknologi udviklet af Hyme, der trækker på erfaringer med smeltet hydroxidsalt udviklet af Seaborg til deres kommende Molten Salt Reactor.

Høj, umiddelbar effekt

MOSS-anlægget etableres i Esbjerg og skal teste teknologien op til cirka 600 °C.

– Umiddelbart er temperaturerne i MOSS-anlægget for høje til fjernvarme, så der skal ske en konvertering af varmen, inden den kan anvendes i fjernvarmenettet. Det kan ske på flere måder, men hvis ikke der skal være for stort energitab, er det mest oplagte nok, at vi modtager varmen som overskudsvarme fra PtX eller en industriel proces, der bedre kan udnytte de højere temperaturer fra MOSS-anlægget, siger Claus A. Nielsen.

Men højtemperaturlagring er interessant, hvis den kan hjælpe med akutte spidser i forbruget.

– I de situationer er der brug for varmelagre med høj umiddelbar effekt, som det ser ud til, at smeltet salt kan levere, siger Claus A. Nielsen.

I fremtiden vil mange fjernvarmenet få karakter af distribuerede systemer med flere produktionsanlæg og lagerkapacitet rundtom i nettet – frem for et system med central produktion og lagring.

– I fremtiden skal vi undgå, at de store forbrugsspidser falder sammen med de timer, hvor strømmen er dyr. Den risiko kan vi i høj grad afdække med varmelagring og ved at producere og lagre så meget varme som muligt, når strømmen er billigst, siger Claus A. Nielsen, som også peger på, at lagring ikke kun kan ske i form af varme, men også med køling.

– Varmepumper har jo både en kold og en varm side, og det åbner op for, at man alt efter omstændighederne kan tænke lagring i både koldt og varmt vand. Det giver nogle flere strenge at spille på, hvis man har store kølekunder, siger Claus A. Nielsen.

Denne artikel har været bragt som en del af et tema om lagring i magasinet Fjernvarmen i december 2023.