Nya material kan lösa energilagring

Nya innovativa material kommer att spela en nyckelroll i den globala klimat- och energiomställningen. Vid Laboratoriet för organisk elektronik vid Linköpings universitet pågår flera lovande forskningsprojekt inom bland annat energilagring.

Professor Xavier Crispin och forskningsingenjörerna Ujwala Ail och Ziyauddin Khan, vid pressen för knappcellsbatterier, Laboratoriet för organisk elektronik. Professor Xavier Crispin och forskningsingenjörerna Ujwala Ail och Ziyauddin Khan, vid pressen för knappcellsbatterier, Laboratoriet för organisk elektronik. Thor Balkhed

Budskapet från FN:s klimatpanel IPCC är glasklart – för att undvika en regelrätt katastrof behöver tempot i klimatarbetet öka rejält. Framför allt måste dagens beroende av fossila energikällor brytas och ersättas med klimatsmarta alternativ, såsom sol- och vindkraft. Den goda nyheten är att förutsättningarna för att ställa om energisystemet aldrig varit bättre än idag.

– Tack vare en snabb teknikutveckling och ökad konkurrens har priset på sol- och vindkraft sjunkit rekordsnabbt och är i många fall redan billigare än konventionella och klimatskadliga energikällor som kol och gas, säger Xavier Crispin, professor i organisk elektronik och verksam vid Laboratoriet för organisk elektronik (LOE). Dessutom är tillgången till förnybar energi närmast obegränsad. Det solstrålar som varje dag når jorden är tillräckliga för att tillgodose det globala elbehovet flera tusen gånger om.

Kruxet är dock att el i princip måste förbrukas i samma ögonblick som den produceras, något som utgör ett rejält hinder i energiomställningen. Det är helt enkelt svårt att parera svängningarna i utbud och efterfrågan när en allt större andel av elproduktionen kommer från väderberoende energislag. Samtidigt som tillgången på el måste säkerställas även efter att solen gått ner och vinden mojnat.

För att kunna utnyttja den förnybara energin behövs alltså ett sätt att lagar energi.
– Det finns redan en mängd olika lösningar, säger Xavier Crispin. Problemet är att det hittills varit för dyrt och krångligt. Dessutom kräver konventionell batteriteknik kräver stora mängder sällsynta och svårtillgängliga metaller och mineraler. Förutom höga kostnader medför det en mängd miljö- och hälsorisker.

Lösningen kan finnas i skogen

Xavier Crispin.Xavier CrispinXavier Crispin hyser dock goda förhoppningar om att lösa energilagringsproblematiken genom så kallade biobatterier. Till skillnad mot konventionella batterier krävs inga sällsynta eller miljöfarliga metaller. Tvärtom bygger tekniken på något så lättillgängligt och jordnära som skogsråvaran lignin.
– Rent tekniskt bygger tekniken på en positiv elektrod bestående av kol och lignin, medan den andra sidan består av en annan organisk polymer och kol. Genom biobatterier vill vi göra energilagring superbilligt, supersäkert och supergrönt, säger Xavier Crispin.

Redan idag har tekniken bakom ligninbaserade batterier nått en kommersiell fas där tekniken används för att framställa billiga och miljövänliga minibatterier i konventionella tryckpressar. Förhoppningen nu är att utveckla tekniken ytterligare för att öka energitätheten och stärka biobatteriernas konkurrenskraft ytterligare.

Solpaneler och termoelektriska material

Xavier Crispin har också arbetat med att utveckla en ny typ av plastbaserade solceller. Målet har varit att hitta en ny teknik för att bättre kunna tillvarata energin genom att utnyttja de osynliga infraröda strålarna i solljuset, något som skulle leda till en fördubblad verkningsgrad jämfört med konventionella, kiselbaserade solceller.

Ett annat högaktuellt forskningsområde handlar om termoelektriska material, det vill säga innovativa material som har förmågan att omvandla värme till elektricitet.
I sin enklaste form kan det handla om att driva elektroniska sensorer och annan utrustning i en industriell processanläggning genom att ta tillvara på spillvärme. Ett annat konkret småskaligt exempel är att utnyttja kroppsvärmen från handleden för att driva ett armbandsur.
– På sikt skulle tekniken kunna användas till att klä in husfasader med termodynamiskt specialmaterial, exempelvis för att alstra el till luftkonditioneringsanläggningar under varma dagar, säger Xavier Crispin.

 

Se Lunchklubbens föreläsning med Xavier Crispin


Senaste nytt från LiU Visa/dölj innehåll