Fra avfall til kraft – hvordan furubiomasse kan transformere energilagring

Furupinnebatteri

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.

Ettersom fornybar energi blir en større del av strømnettet, og mange systemer blir elektrifisert, som oppvarming og transport, trengs flere batterier for å balansere den intermittente kraftproduksjonen fra sol og vind.

Dette stiller spørsmål ved den faktiske bærekraften til et helt grønt strømnett, siden batterier har en tendens til å forbruke mange naturressurser.

Det er derfor viktig å utvikle mer miljøvennlige batteridesign, helst ved å utnytte rikelige eller ubrukte ressurser. Å bruke færre sjeldne ressurser bør også bidra til å senke kostnadene.

Dette kan for eksempel innebære å erstatte litium med det mye mer rikelige natrium, enten i natrium‑ion‑batterier eller fast‑stoff‑natriumbatterier.

Et annet alternativ er nå under utvikling: resirkulering av avfall fra treindustrien. Forskere ved Universidad Del País Vasco i Spania bruker furubiomasse til å lage en ny type batteri. De publiserte resultatet i Journal Of Power Source¹, under tittelen «Et skogavfalls‑avledet litium‑ion‑kondensator: Bærekraftig, høy‑effekt energilagring».

Kondensator vs batterier

When it comes to storing electrical power, there are two main technologies: supercapacitors and batteries.

Batterier er mer kjent og lagrer kraft i form av en elektrokjemisk ladning i ioner, vanligvis metaller.

Superkondensatorer fungerer annerledes, ved å lagre elektronene på overflaten av kondensatormaterialet. Dette gjør at de kan mobilisere den elektriske ladningen svært raskt, slik at de kan levere store mengder kraft nesten umiddelbart.

Kilde: Quarktwin

Fordi det ikke er noen kjemisk reaksjon og ioner som beveger seg, har superkondensatorer en tendens til å være mye mer holdbare enn batterier.

Imidlertid har superkondensatorer generelt en lavere total ladningskapasitet enn batterier, noe som begrenser deres bruk for energilagring. De har også problemet med selvutladning relativt raskt når de ikke er i bruk, et problem for enhver lagringsapplikasjon som elbiler og nettbasert energilagring.

“Superkondensatorer er ikke egnet for å levere energi til et system over en lang periode; i motsetning til batterier brukes de hvis vi ønsker en stor mengde energi i løpet av en kort tidsperiode.”

Eider Goikolea – Professor at Universidad Del País Vasco

Hybridkondensator‑batterier

The researchers developed a hybrid system integrating both parts of capacitors and parts of lithium-ion batteries, known as a Li-ion capacitor (LIC).

Den inneholder elektroden fra en kondensator, laget av karbon, og elektroden fra et litium‑ion‑batteri, laget av litium.

Kilde: Battery Power Tips

Dette er et stadig mer populært konsept, og noen LIC‑er har allerede blitt kommersialisert og vist seg å være et rimelig alternativ for stasjonære anvendelser som vindmøller og elektromobilitetsapplikasjoner som trikker og elektriske busser.

“Dette gir fordelene fra begge systemene: høy‑effekt energi kan lagres (som i batterier), det kan operere på høye effektnivåer og tåle mange lade‑utladningssykluser (som superkondensatorer).”

Eider Goikolea – Professor at Universidad Del País Vasco

Frem til nå har byggingen av LIC‑er krevd «dopering»: å tilføre andre atomer til kondensatorelektroden. Dette øker ytelsen, men gjør alternativet mindre attraktivt for industriell bruk, da det gjør produksjonsprosessen mer kompleks og kostbar.

Finne riktig karbon‑elektrode

One material that is often used in LICs is carbon in various forms.

Et materiale som ofte brukes i LIC‑er er karbon i ulike former.

Grafitt, fordi det har utmerket elektronegativitet, er et populært alternativ, men lider av dårlig tilgjengelighet.

High‑tech alternativer kan være grafen, graphdiyne eller karbonnanorør, med potensielt enda bedre elektriske egenskaper, men de er enda vanskeligere å produsere.

Kilde: Semantic Scholar

Mer lavteknologiske alternativer er myk og hard karbon, vanligvis avledet fra karbonrike materialer gjennom termisk pyrolyse. Dessverre holder den svært uregelmessige strukturen til begge deres ledningsevne lavere enn grafitt.

Her kom forskerne på en idé som både forbedrer kvaliteten på karbonet som brukes i deres LIC og resirkulerer avfallsstrømmer fra treindustrien.

Hva om de brukte en karbonkilde som allerede er høyt organisert på molekylært nivå for å produsere deres karbonbaserte elektrode?

Aktivert karbon fra furutre

The Basque region in Spain, where the researchers are located, is relatively rich in woodlands and has an active wood processing industry. This means that a lot of pine wood biomass is available in the form of sawdust in the surrounding sawmills.

Den baskiske regionen i Spania, hvor forskerne befinner seg, er relativt rik på skog og har en aktiv treforedlingsindustri. Dette betyr at mye furutrebio‑masse er tilgjengelig i form av sagflis i de omkringliggende sagbrukene.

Frem til nå har denne sagflisen for det meste blitt kastet som avfall, med få bruksområder på grunn av partikkelstørrelsens lille dimensjon.

Aktivert karbon produseres ved kjemisk aktivering av et karbonrikt materiale ved høye temperaturer, ved bruk av aktiveringsmidler som KOH, H3PO4 eller H2O. Når det karboniseres, har produktet en tendens til å beholde morfologien og mikrostrukturen til kildematerialet.

Forskerne produserte karbonbasert elektrodemateriale fra sagflisen, ved bruk av en ovn og enkle (og billige) kjemikalier som kaliumhydroksid og hydrogenklorid.

Forskerne fant at prosessen kunne skape karbonmateriale med bedre egenskaper for batterimateriale enn tradisjonell hard‑karbon‑produksjon.

Kilde: Journal Of Power Sources

“Karbon er et svært generelt begrep, men det finnes mange ulike typer. Ikke all biomasse gir riktig karbon for denne anvendelsen, men vi har vist at svært tilfredsstillende resultater kan oppnås fra biomassen til insignis‑furu.”

Ruiz de Larramendi

Bygge bedre batterier

With that carbon material, the researchers went on to build their LIC and test it.

Med dette karbonmaterialet fortsatte forskerne med å bygge sin LIC og teste den.

De fant at det eksperimentelle systemet hadde en energitetthet på opptil 105 Wh/kg, og beholdt 60 % kapasitet etter 10 000 sykluser.

Dette er en samlet bemerkelsesverdig ytelse for et batterisystem, da for eksempel et LIC‑system koblet til nettet og som gjennomfører 10 000 sykluser, én per dag, fortsatt ville operere med 60 % effektivitet etter 27 år.

Prosessen forbedret også radikalt tidligere karbonbaserte elektroder, da den ikke krevde vanskelig‑å‑produsere materiale (grafen, nanotråder osv.), eller dyr dopning av karbonet.

Alt i alt var hele produksjonsprosessen relativt lavteknologisk og økonomisk, noe som gjør den lovende for kommersielle anvendelser.

“Prosessen for å produsere elektrodene var energieffektiv. Syntesetemperaturene oversteg ikke 700 °C, og økonomiske tilsetningsstoffer ble brukt.”

Ruiz de Larramendi – Professor at Universidad Del País Vasco

Fremtidige anvendelser

From a lab prototype to a commercial product, there are many steps that still need to be taken. First, optimizing the lithium-ion component of the LICs will likely allow for higher energy density and maybe even better durability.

Fra en laboratorieprototype til et kommersielt produkt er det mange steg som fortsatt må tas. Først vil optimalisering av litium‑ion‑komponenten i LIC‑ene sannsynligvis tillate høyere energitetthet og kanskje enda bedre holdbarhet.

For eksempel har honningkake‑batteristrukturer blitt demonstrert å radikalt forbedre holdbarheten til litium‑ion‑batterier, og det samme kan sannsynligvis sies om LIC‑er.

Videre karakterisering av hvilket trevirke som er egnet eller ikke bør også utføres, for å finne ut om andre treslag og andre regioner kan levere det også.

“Det utgjør et kostnadseffektivt, bærekraftig alternativ for å forbedre konvensjonelle litium‑ion‑kondensatorer. Materialer som stammer fra biomasse gir store muligheter for å utvikle miljøvennlige, kostnadseffektive høy‑effekt energilagringssystemer. Det er viktig å videreføre denne forskningslinjen.”

Ruiz de Larramendi – Professor at Universidad Del País Vasco

Så mest sannsynlig vil det ta omtrent 5–9 år før den første kommersielle LIC‑en som bruker denne oppdagelsen er tilgjengelig for salg. Men den kan da radikalt forbedre bærekraften i batteriproduksjon fra elektroniske enheter og lagring av fornybar energi.

Imidlertid vil den noe lavere energitettheten enn rene batterier sannsynligvis være et problem for elbiler, så andre løsninger som fast‑stoff‑batterier vil sannsynligvis vinne over LIC‑er.

(se også «5 beste fast‑stoff‑batteri‑aksjer å følge eller kjøpe»)

Investere i avanserte batteriteknologier

Batterier er i sentrum av trenden med elektrifisering, som i seg selv er et stort fler‑billion‑dollar prosjekt som søker å fjerne fossilt brensel fra våre energikilder.

Du kan investere i batterirelaterte selskaper gjennom mange meglere, og du kan her, på securities.io, finne våre anbefalinger for de beste meglerne i USA, Canada, Australia, Storbritannia, samt mange andre land.

Hvis du ikke er interessert i å velge spesifikke batteriselskaper, kan du også se på batteri‑ETF‑er som Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X sin Lithium & Battery Tech ETF (LIT), eller WisdomTree (WT ) Battery Solutions UCITS ETF, som gir en mer diversifisert eksponering for å dra nytte av den voksende batteribransjen.

Energilagringsselskap

Tesla

Den ubestridte pioneren i elbilmarkedet er Tesla (TSLA ), som har vært i frontlinjen av elbilrevolusjonen.

Kanskje Teslas største bidrag er ikke teknologien, men bildet av elbiler. Roadster 1.0, med en ytelse sammenlignbar med en Porsche (og en ganske lik prislapp), endret fullstendig forventningene til elbiler.

Ja, elbiler kan redusere karbonutslipp og være «grønne». Men plutselig fikk de også en «kul» faktor. Dette forvandlet elbiler fra et «nødvendig offer for å redde planeten» til «fremtiden for transport».

Tesla ser også etter å bli det første selskapet som oppnår full selvkjøring/robotaxi, ved å stole på at hver Tesla på veien gir en enestående mengde data, som overgår alle konkurrentene samlet.

Kilde: Tesla

Sammen med robotsystemer, samt Cortex-superdatamaskinen (en av verdens største AI‑treningsklynger), har selvkjørende biler befestet bildet av Tesla som et science‑fiction‑lignende selskap som går utover elektriske biler.

Kilde: X

Teslas biler drives av noen av de beste batteriene i verden. De ble levert av Panasonic, senere av CATL, og mer nylig av BYD, samtidig som de produserer sin egen design.

Til slutt er Tesla aktiv i energisektoren, med en solcellepanelvirksomhet (Solar Roof) og faste batterier for hjem (Powerwall) og på nyttenivå (Megapack).

Kilde: Tesla

Dette er fortsatt en ung forretningslinje, men på lang sikt kan den vise seg å bli like stor som Teslas kjøretøysproduksjon.

Den har allerede distribuert 10 GWh av Megapack i over 1 500 steder, med en installasjonsfart som øker svært raskt.

Kilde: Tesla

Mellom raskt voksende bilsalg og enda raskere voksende batterisystemer på nyttenivå, er Tesla både en ledende forbruker og leverandør av batterier i verden.

Og kanskje snart også en leder innen autonome kjøretøy, robotikk og AI.

Tesla er et av de mest verdifulle selskapene i verden, med en aksjekurs som har skutt i været de siste årene. En stor del av dens nåværende markedsverdi reflekterer sterk optimisme om fremtiden.

Dette har vært noe mindre sant etter euforien etter Trump‑valget, som ser ut til å avta, kanskje delvis på grunn av kontroverser rundt Elon Musks rolle i DOGE.

Så, selv med imponerende teknologi, vil investorer ønske å sjekke om prisen de betaler for Tesla er begrunnet av fremtidig vekst og om sentimentet rundt selskapet fortsatt er like sterkt som det var.

Siste om Tesla

Studierreferanse:

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