Hållbarhet
Från avfall till kraft – hur tallbiomassa kan omvandla energilagring
Lägg till Securities.io bland dina föredragna källor på Google
Tallbatteri
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.
När förnybar energi blir en större del av elnätet, och många system blir elektrifierade, som uppvärmning och transport, behövs fler batterier för att balansera den intermittenta elproduktionen från sol och vind.
Det här ifrågasätter den faktiska hållbarheten i ett helt grönt elnät, eftersom batterier tenderar att förbruka många naturresurser.
Det är därför viktigt att utveckla mer miljövänliga batteridesign, helst med utnyttjande av rikliga eller outnyttjade resurser. Att använda färre sällsynta resurser bör också bidra till att minska kostnaderna.
Detta kan till exempel inkludera att ersätta litium med mycket mer rikligt natrium, antingen i natriumjonbatterier eller fasttillstånd natriumbatterier.
Another option is now being developed: recycling waste from the wood industry. Researchers at the Universidad Del País Vasco in Spain are using pine biomass to create a new type of battery. They published their result in the Journal Of Power Source1, under the title “A forestry waste-derived lithium ion capacitor: Sustainable, high-power energy storage”.
Kondensator vs batterier
When it comes to storing electrical power, there are two main technologies: supercapacitors and batteries.
Batterier är mer allmänt kända och lagrar energi i form av en elektrokemisk laddning i joner, vanligtvis metaller.
Superkondensatorer fungerar annorlunda, de lagrar elektronerna på ytan av kondensatormaterialet. Detta gör att de kan mobilisera den elektriska laddningen mycket snabbt, vilket gör att de kan leverera stora mängder energi nästan omedelbart.
Källa: Quarktwin
Eftersom det inte sker någon kemisk reaktion och inga joner rör sig, tenderar superkondensatorer att vara mycket mer hållbara än batterier.
Dock har superkondensatorer generellt en lägre total laddningskapacitet än batterier, vilket begränsar deras användning för energilagring. De har också problemet med självurladdning relativt snabbt när de är oanvända, ett problem för alla lagringsapplikationer som elbilar och nätlagring.
“Superkondensatorer är inte lämpliga för att förse ett system med energi under en lång period; till skillnad från batterier används de om vi vill ha en stor mängd energi under en kort tidsperiod”
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).
Forskarna utvecklade ett hybridsystem som integrerar både delar av kondensatorer och delar av litiumjonbatterier, känt som en Li‑ion‑kondensator (LIC).
Den innehåller elektroden från en kondensator, tillverkad av kol, och elektroden från ett litiumjonbatteri, tillverkad av litium.
Källa: Battery Power Tips
Detta är ett alltmer populärt koncept, och vissa LIC‑system har redan kommersialiserats och visat sig vara ett prisvärt alternativ för stationära tillämpningar som vindkraftverk samt elektromobilitetstillämpningar som spårvagnar och elbussar.
“Detta erbjuder fördelarna med båda systemen: högkraftsenergi kan lagras (som i batterier), det kan fungera på hög effekt och kan tåla många laddnings‑urladdningscykler (som superkondensatorer).”
Fram till nu har tillverkningen av LIC‑system krävt “dopning”: att tillsätta andra atomer till kondensatorelektrodelen. Detta förbättrar prestandan men gör alternativet mindre attraktivt för industriell tillämpning, eftersom det gör tillverkningsprocessen mer komplex och dyr.
Hitta rätt kol‑elektrod
One material that is often used in LICs is carbon in various forms.
Ett material som ofta används i LIC‑system är kol i olika former.
Grafit, på grund av sin utmärkta elektronegativitet, är ett populärt alternativ men lider av dålig tillgänglighet.
Högteknologiska alternativ kan vara grafen, graphdiyne eller kolnanorör, med potentiellt ännu bättre elektriska egenskaper, men de är ännu svårare att producera.
Källa: Semantic Scholar
Mer lågteknologiska alternativ är mjukt och hårt kol, vanligtvis framställt från kolrika material genom termisk pyrolys. Tyvärr håller den mycket oregelbundna strukturen hos båda deras ledningsförmåga lägre än grafit.
Här kom forskarna på en idé som både förbättrar kvaliteten på kolen som används i deras LIC och återvinner avfallsströmmar från träindustrin.
Tänk om de använde en kolkälla som redan är starkt organiserad på molekylär nivå för att producera deras kolbaserade elektrod?
Aktiverat kol från tallved
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 baskiska regionen i Spanien, där forskarna är baserade, är relativt rik på skogar och har en aktiv träbearbetningsindustri. Detta innebär att mycket tallvedsbiomassa finns tillgänglig i form av sågspån i de omgivande sågverken.
Fram till nu har detta sågspån mestadels kastats som avfall, med få användningsområden på grund av partiklarnas för små storlek.
Aktiverat kol framställs genom kemisk aktivering av ett kolrikt material vid hög temperatur, med aktiveringsmedel som KOH, H3PO4 eller H2O. Vid karbonisering tenderar produkten att behålla morfologin och mikrostrukturen hos källmaterialet.
Forskarna producerade kolbaserat elektrodmaterial från sågspånet, med en ugn och enkla (och billiga) kemikalier som kaliumhydroxid och väteklorid.
Forskarna fann att processen kunde skapa kolmaterial med bättre egenskaper för batterimaterial än traditionell hårdkolproduktion.
Källa: Journal Of Power Sources
“Kol är en mycket generell term, men det finns många olika typer. Inte all biomassa ger rätt kol för denna tillämpning, men vi har visat att mycket tillfredsställande resultat kan uppnås från biomassa från insignis-tallen.”
Ruiz de Larramendi
Bygga bättre batterier
With that carbon material, the researchers went on to build their LIC and test it.
Med det kolmaterialet byggde forskarna vidare sina LIC‑system och testade dem.
De fann att det experimentella systemet hade en energitäthet på upp till 105 Wh/kg, med 60 % kapacitet kvar efter 10 000 cykler.
Detta är en överlag anmärkningsvärd prestanda för ett batterisystem, eftersom ett LIC‑system anslutet till nätet och som genomför 10 000 cykler, en per dag, fortfarande skulle fungera med 60 % effektivitet efter 27 år.
Processen förbättrade också radikalt tidigare kolbaserade elektroder, eftersom den inte krävde svårproducerade material (grafen, nanotuber etc.) eller dyr dopning av kolet.
Sammanfattningsvis var hela tillverkningsprocessen relativt lågteknologisk och ekonomisk, vilket gör den lovande för kommersiella tillämpningar.
“Processen för att producera elektroderna var energieffektiv. Syntestemperaturerna översteg inte 700 °C,” och ekonomiska tillsatser användes.
Ruiz de Larramendi – Professor at Universidad Del País Vasco
Framtida tillämpningar
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.
Från ett labbprototyp till en kommersiell produkt finns det många steg som fortfarande måste tas. Först kommer optimering av litiumjonkomponenten i LIC‑systemen sannolikt att möjliggöra högre energitäthet och kanske ännu bättre hållbarhet.
Till exempel har honungskakestrukturer för batterier visat sig radikalt förbättra hållbarheten hos litiumjonbatterier, och samma kan sannolikt sägas om LIC‑system.
Ytterligare karakterisering av vilket trämaterial som är lämpligt eller inte bör också göras, för att veta om andra trädslag och andra regioner kan tillhandahålla det också.
“Det utgör ett kostnadseffektivt, hållbart alternativ för att förbättra konventionella litiumjon‑kondensatorer. Material som härstammar från biomassa erbjuder stora möjligheter att utveckla miljövänliga, kostnadseffektiva högkrafts energilagringssystem. Det är viktigt att fortsätta denna forskningslinje”
Ruiz de Larramendi – Professor at Universidad Del País Vasco
Så sannolikt kommer det att ta omkring 5–9 år innan den första kommersiella LIC‑en som använder denna upptäckt är tillgänglig för försäljning. Men den kan då radikalt förbättra hållbarheten i batteriproduktion från elektroniska enheter och lagring av förnybar energi.
Dock, för elbilar är den något lägre energitätheten jämfört med rena batterier sannolikt ett problem, så andra lösningar som fasttillståndsbatterier kommer troligen att vinna över LIC‑system.
(see also “5 bästa fasttillståndsbatteriaktier att hålla utkik efter eller köpa”)
Investera i avancerade batteriteknologier
Batterier är i centrum av trenden mot elektrifiering, som i sig är ett enormt flertriljon-dollar‑projekt som syftar till att avlägsna fossila bränslen från våra energikällor.
Du kan investera i batterirelaterade företag via många mäklare, och här på securities.io hittar du våra rekommendationer för de bästa mäklarna i USA, Kanada, Australien, Storbritannien samt många andra länder.
Om du inte är intresserad av att välja specifika batteriföretag kan du även titta på batteri‑ETF:er som Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X:s Lithium & Battery Tech ETF (LIT) eller WisdomTree (WT ) Battery Solutions UCITS ETF, som ger en mer diversifierad exponering för att dra nytta av den växande batteribranschen.
Energilagringsföretag
Tesla
TSLA Prisdiagram
Den obestridda pionjären på elbilsmarknaden är Tesla (TSLA ), som har varit i framkant av elbilsrevolutionen.
Kanske är Teslas största bidrag inte tekniken utan bilden av elbilar. Roadster 1.0, med en prestanda jämförbar med en Porsche (och ett ganska liknande pris), förändrade helt förväntningarna på elbilar.
Ja, elbilar kan minska koldioxidutsläppen och vara “gröna”. Men plötsligt fick de också en “cool” faktor. Detta förvandlade elbilar från ett “nödvändigt uppoffring för att rädda planeten” till “framtiden för transport.”
Tesla strävar också efter att bli det första företaget som uppnår full självkörning/robotaxi, genom att förlita sig på varje Tesla på vägen för att tillhandahålla ett oöverträffat dataflöde, som överträffar alla dess kombinerade konkurrenter.
Källa: Tesla
Tillsammans med robotsystem, samt Cortex-superdatorn (en av världens största AI‑träningskluster), har självkörande bilar cementerat bilden av Tesla som ett science‑fiction‑likt företag som går bortom elbilar.
Källa: X
Teslas bilar drivs av några av de bästa batterierna i världen. De levererades av Panasonic, senare av CATL och mer nyligen av BYD, samtidigt som de också producerar sin egen design.
Slutligen är Tesla aktiv inom energisektorn, med en solpanelverksamhet (Solar Roof) och fasta batterier för hem (Powerwall) samt på storskalig nivå (Megapack).
Källa: Tesla
Detta är fortfarande en ung affärsgren, men på lång sikt kan den bli lika stor som Teslas fordonstillverkningsdel.
Den har redan installerat 10 GWh av Megapack på över 1 500 platser, med en installationshastighet som ökar mycket snabbt.
Källa: Tesla
Mellan den snabbt växande bilförsäljningen och den ännu snabbare växande storskaliga batterisystemen är Tesla både en ledande konsument och leverantör av batterier i världen.
Och kanske snart också en ledare inom autonoma fordon, robotik och AI.
Tesla är ett av de mest värdefulla företagen i världen, med ett aktiepris som har skjutit i höjden de senaste åren. En stor del av dess nuvarande börsvärde speglar stark optimism kring dess framtid.
Detta har varit något mindre sant efter euforin efter Trumps val, som verkar avta, kanske delvis på grund av kontroverser kring Elon Musks roll i DOGE.
Så, även med imponerande teknik, vill investerare kontrollera om priset de betalar för Tesla är motiverat av framtida tillväxt och om sentimentet kring företaget fortfarande är lika starkt som det var tidigare.
Senaste om Tesla
Studierreferens:
1. Jon Rodriguez-Romero, Idoia Ruiz de Larramendi, Eider Goikolea. (2025). Journal of Power Sources. Volume 629, 15 februari 2025, 235961 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877532401913X?via%3Dihub
