Bæredygtighed

Fra affald til energi – Hvordan fyrretræsbiomasse kan transformere energilagring

mm
Udgivet den
Opdateret den
Føj Securities.io til dine foretrukne kilder på Google
Oplysning: Securities.io kan modtage betaling, når du bruger links til produkter, vi anmelder. Det påvirker ikke vores redaktionelle vurderinger. Vi er ikke registreret investeringsrådgiver; dette er ikke investeringsrådgivning. Læs vores affiliateoplysning.

Fyrretræs batteri

As renewables are becoming a larger part of the power grid, as well as many systems becoming electrified, like heating and transportation, more batteries are needed to balance out the intermittent power generation of solar and wind.

Dette stiller spørgsmålstegn ved den faktiske bæredygtighed af et fuldt grønt elnet, da batterier typisk forbruger mange naturressourcer.

Det er derfor vigtigt at udvikle mere miljøvenlige batteridesign, ideelt set ved at udnytte rigelige eller ubrugte ressourcer. Brug af færre sjældne ressourcer bør også hjælpe med at sænke omkostningerne.

Dette kan for eksempel omfatte at erstatte lithium med meget mere rigeligt natrium, enten i sodium-ion batteries eller solid-state sodium batteries.

En anden mulighed er nu under udvikling: genanvendelse af affald fra træindustrien. Forskere ved Universidad Del País Vasco i Spanien bruger fyrretræsbiomasse til at skabe en ny type batteri. De offentliggjorde deres resultat i Journal Of Power Source1 under titlen “A forestry waste-derived lithium ion capacitor: Sustainable, high-power energy storage”.

Kondensator vs Batterier

Når det gælder lagring af elektrisk energi, er der to hovedteknologier: superkondensatorer og batterier.

Batterier er mere almindeligt kendte og lagrer energi i form af en elektrokemisk ladning i ioner, typisk metaller.

Superkondensatorer fungerer anderledes ved at lagre elektronerne på overfladen af kondensatormaterialet. Dette gør dem i stand til hurtigt at mobilisere den elektriske ladning, så de kan levere store mængder energi næsten øjeblikkeligt.

Kilde: Quarktwin

Da der ingen kemisk reaktion og ioner i bevægelse er, er superkondensatorer typisk meget mere holdbare end batterier.

Dog har superkondensatorer generelt en lavere samlet ladningskapacitet end batterier, hvilket begrænser deres anvendelse til energilagring. De har også problemet med selvafladning relativt hurtigt, når de ikke er i brug, et problem for enhver lagringsapplikation som elbiler og netlagring.

“Superkondensatorer er ikke egnet til at levere et system energi over en lang periode; i modsætning til batterier bruges de, hvis vi ønsker en stor mængde energi i en kort periode.”

Eider Goikolea – Professor at Universidad Del País Vasco

Hybridkondensator-batterier

Forskerne udviklede et hybridsystem, der integrerer både dele af kondensatorer og dele af lithium‑ion‑batterier, kendt som en Li‑ion‑kondensator (LIC).

Den indeholder elektroden fra en kondensator, lavet af kulstof, og elektroden fra et lithium‑ion‑batteri, lavet af lithium.

Dette er et stadig mere populært koncept, og nogle LIC’er er allerede blevet kommercialiseret og har vist sig at være en overkommelig løsning for stationære anvendelser som vindmøller og elektromobilitetsapplikationer såsom sporvogne og elektriske busser.

“Dette giver fordelene ved begge systemer: høj‑effekt energi kan lagres (som i batterier), den kan operere på høje effekt‑niveauer og kan modstå mange opladnings‑/afladnings‑cyklusser (som superkondensatorer).”

Eider Goikolea – Professor at Universidad Del País Vasco

Indtil nu har konstruktionen af LIC’er krævet “doping”: tilsætning af andre atomer til kondensatorelektroden. Dette øger ydeevnen, men gør muligheden mindre attraktiv for industriel anvendelse, da fremstillingsprocessen bliver mere kompleks og dyr.

Find den rette kulstofelektrode

Et materiale, der ofte anvendes i LIC’er, er kulstof i forskellige former.

Grafit, fordi det har fremragende elektronegativitet, er et populært valg, men lider under dårlig tilgængelighed.

High‑tech alternativer kan være grafen, graphdiyne eller kulstofnanorør, med potentielt endnu bedre elektriske egenskaber, men de er endnu sværere at producere.

Mere lav‑teknologiske muligheder er blød og hård kulstof, typisk afledt fra kulstofrige materialer gennem termisk pyrolyse. Desværre holder den stærkt uregelmæssige struktur for begge deres ledningsevne lavere end grafit.

Det er her, forskerne kom på en idé, der både forbedrer kvaliteten af den kulstof, de bruger i deres LIC, og genanvender affaldsstrømme fra træindustrien.

Hvad hvis de brugte en kulstofkilde, der allerede er højt organiseret på molekylært niveau, til at producere deres kulstof‑baserede elektrode?

Aktiveret kulstof fra fyrretræ

Den baskiske region i Spanien, hvor forskerne befinder sig, er relativt rig på skove og har en aktiv træforarbejdningsindustri. Det betyder, at der er meget fyrretræsbiomasse tilgængelig i form af savsmuld fra de omkringliggende savværker.

Indtil nu er dette savsmuld for det meste blevet kasseret som affald, med få anvendelser på grund af partiklernes for små størrelse.

Aktiveret kulstof fremstilles ved kemisk aktivering af et kulstofrigt materiale ved høje temperaturer, ved brug af aktiveringsmidler som KOH, H3PO4 eller H2O. Når det carboniseres, har produktet en tendens til at bevare morfologien og mikrostrukturen fra kildematerialet.

Forskerne producerede kulstof‑baseret elektrodemateriale fra savsmuldet ved hjælp af en ovn og simple (og billige) kemikalier som kaliumhydroxid og saltsyre.

Forskerne fandt, at processen kunne skabe kulstofmateriale med bedre egenskaber for batterimateriale end klassisk produktion af hård kulstof.

“Carbon is a very general term, but there are many different types. Not all biomass provides the right carbon for this application, but we have shown that very satisfactory results can be obtained from the biomass of the insignis pine.”

Ruiz de Larramendi

Byg bedre batterier

Med dette kulstofmateriale gik forskerne videre med at bygge deres LIC og teste den.

De fandt, at det eksperimentelle system havde en energitæthed på op til 105 Wh/kg og beholdt 60 % kapacitet efter 10.000 cyklusser.

Dette er en samlet bemærkelsesværdig præstation for et batterisystem, da f.eks. et LIC‑system tilsluttet nettet og udført 10.000 cyklusser – én pr. dag – stadig ville operere med 60 % effektivitet efter 27 år.

Processen forbedrede også radikalt tidligere kulstof‑baserede elektroder, da den ikke krævede svært producerbare materialer (grafen, nanotuber osv.) eller dyr doping af kulstoffet.

Samlet set var hele fremstillingsprocessen relativt lav‑teknologisk og økonomisk, hvilket gør den lovende for kommercielle anvendelser.

“The process to produce the electrodes was energy-efficient. The synthesis temperatures did not exceed 700 °C,” and economical additives were used.

Ruiz de Larramendi – Professor at Universidad Del País Vasco

Fremtidige anvendelser

Fra en laboratorieprototype til et kommercielt produkt er der mange trin, der stadig skal tages. Først vil optimering af lithium‑ion‑komponenten i LIC’erne sandsynligvis muliggøre højere energitæthed og måske endnu bedre holdbarhed.

For eksempel har honeycomb battery structures vist sig at forbedre holdbarheden af lithium‑ion‑batterier radikalt, og det samme kan sandsynligvis siges om LIC’erne.

Yderligere karakterisering af, hvilket træmateriale der er egnet eller ej, bør også udføres for at finde ud af, om andre træarter og andre regioner også kan levere det.

“It constitutes a cost-effective, sustainable alternative for improving conventional lithium-ion capacitors. Materials originating from biomass offer great opportunities for developing eco-friendly, cost-effective high-power energy storage systems. It is important to further this line of research.”

Ruiz de Larramendi – Professor at Universidad Del País Vasco

Så sandsynligvis vil det tage omkring 5‑9 år, før den første kommercielle LIC, der bruger denne opdagelse, er tilgængelig for salg. Men den kan derefter radikalt forbedre bæredygtigheden i batteriproduktion fra elektroniske enheder og lagring af vedvarende energi.

Dog vil den lidt lavere energitæthed i forhold til rene batterier sandsynligvis være et problem for elbiler, så andre løsninger som solid‑state‑batterier vil sandsynligvis vinde over LIC’erne.

(på engelsk: “see also “5 Best Solid-State Battery Stocks to Watch or Buy”)

Investering i avancerede batteriteknologier

Batterier er i centrum af elektrificeringstrenden, som i sig selv er en flertrillion-dollar indsats for at fjerne fossile brændstoffer fra vores energikilder.

Du kan investere i batterirelaterede virksomheder gennem mange mæglere, og du kan her på securities.io finde vores anbefalinger til de bedste mæglere i USA, Canada, Australia, UK, såvel som mange andre lande.

Hvis du ikke er interesseret i at vælge specifikke batterivirksomheder, kan du også kigge på batteri‑ETF’er som Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X’s Lithium & Battery Tech ETF (LIT), eller WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF (WT ), som giver en mere diversificeret eksponering til at drage fordel af den voksende batteriindustri.

Energilagringsvirksomhed

Tesla

TSLA Prisdiagram

Den ubestridte pioner på EV‑markedet er Tesla (TSLA ), som har været i frontlinjen af EV‑revolutionen.

Måske er Teslas største bidrag ikke teknologien, men billedet af EV’er. Roadster 1.0, med en ydeevne sammenlignelig med en Porsche (og en ret lignende pris), ændrede fuldstændigt forventningerne til EV’er.

Ja, EV’er kan reducere CO₂‑udledninger og være “grønne”. Men pludselig fik de også en “cool” faktor. Dette forvandlede EV’er fra et “nødvendigt offer for at redde planeten” til “fremtiden for transport”.

Tesla sigter også på at blive det første firma, der opnår fuld selvkørsel/robotaxi, ved at lade hver Tesla på vejen levere en uovertruffen strøm af data, som overgår alle konkurrenters samlede data.

Kilde: Tesla

Sammen med robotsystemer samt the Cortex supercomputer (en af verdens største AI‑træningsklynger), har selvkørende biler cementeret billedet af Tesla som et science‑fiction‑lignende firma, der går ud over elbiler.

Kilde: X

Teslas biler drives af nogle af de bedste batterier i verden. De blev leveret af Panasonic, senere af CATL, og for nylig af BYD, mens Tesla også producerer deres eget design.

Endelig er Tesla aktiv inden for energisektoren med en solcellepanelvirksomhed (Solar Roof) og stationære batterier til hjem (Powerwall) samt på nytte‑skala (Megapack).

Kilde: Tesla

Dette er stadig en tidlig forretningslinje, men den kan på længere sigt vise sig at være lige så stor som Teslas bilproduktion.

De har allerede implementeret 10 GWh af Megapack på mere end 1.500 steder, og installationshastigheden stiger meget hurtigt.

Kilde: Tesla

Mellem den hurtigt voksende bilsalg og den endnu hurtigere voksende nytte‑skala batterisystemer er Tesla både en førende forbruger og leverandør af batterier i verden.

Og måske snart også en leder inden for autonome køretøjer, robotteknik og AI.

Tesla er et af de mest værdifulde virksomheder i verden, med en aktiekurs, der har sprunget kraftigt op de sidste par år. En stor del af deres nuværende markedsværdi afspejler stærk optimisme omkring deres fremtid.

Dette har været lidt mindre sandt efter euforien efter Trump‑valget, som ser ud til at vende tilbage, måske delvist på grund af kontroverserne omkring Elon Musks rolle i DOGE.

Så selv med imponerende teknologi vil investorer gerne undersøge, om prisen de betaler for Tesla er berettiget af fremtidig vækst, og om stemningen omkring virksomheden stadig er så stærk som den engang var.

Seneste om Tesla

Studierreferencer:

1. Jon Rodriguez-Romero, Idoia Ruiz de Larramendi, Eider Goikolea. (2025). Journal of Power Sources. Volume 629, 15 februar 2025, 235961 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877532401913X?via%3Dihub 

mm

Jonathan er en tidligere biokemisk forsker, der arbejdede med genetisk analyse og kliniske forsøg. Han er nu aktieanalytiker og finansskribent med fokus på innovation, markedscyklusser og geopolitik i sin publikation 'The Eurasian Century'.