Om karbonfotavtrykket til dagens batterier

Siden årtusenskiftet har produksjonen av ladbare batterier eksplodert. '2018 BP Statistical Review of World Energy' viser at i år 2000 ble det produsert 218 TWh slik gjenbrukbar energi. I 2018 hadde produksjonen nådd 2480 TWh, med en gjennomsnittlig vekst på 16% det siste tiåret.

Den raske veksten skyldes lavere kostnader, og lovverk som har som hensikt å få ned klimagassutslipp. Men det har også krevd verktøy for å utnytte denne tilstrømningen av periodisk fornybar kraft.

Siden sol- og vind-energi kan skifte, plutselig gi mer eller mindre energi, er det viktig å kunne lagre denne energien så man kan produsere mest mulig når kapasiteten er der.

Tidligere lagret man energi med å bruke overskuddsenergien til å pumpe vann oppover. Fortsatt gjør man det for det meste slik (95%) men nå har man begynt å gå over til batterilagring da dette har blitt mer økonomisk.

Da er det selvfølgelig mange som vil vite hvor mye karbonutslipp denne typen lagring medfører. Utslippene for konvensjonelle energikilder er kartlagt, men få studier har kartlagt utslippene forbundet med bruk av batterier for energilagring.

I desember 2017, ble verdens til nå største system for batterilagring koblet til strømnettet i Australia. Anlegget 'Hornsdale Power Reserve' har en kapasitet på 100 MW fungerer som backup for et vindkraftverk (med en kapasitet på 315 MW).

Vi  kan bruke Hornsdale-anlegget som eksempel og se på utslippene der. Utslippene i løpet av levetiden vil anlegget, som bruker litium-batterier, omfatter:

• Utslipp forbundet med bygging av batteriene
• Utslipp forbundet med lading og tapping av batteriene i normal drift
• Utslipp forbundet med gjenvinning og kasting av batteriene

Utslippene forbundet med normal drift avhenger selvfølgelig av hvilken type energikilde vi lader batteriene fra. I eksemplet blir det brukt vindkraft, som er den energikilden som har det minste karbonfotavtrykket av alle. 

I  2019, så IVL Swedish Environmental Research Institute på utslippene for vanlige NMC-batterier (som har nikkel, mangan og kobolt i katoden). Det å utvinne metallene forårsaket størstedelen av utslippene. De totale utslippene ble beregnet til å være 59-119 kg CO2-ekvivalenter/kWh batteri, med 89 kg CO2-ekvivalenter/kWh som gjennomsnitt. Gjenvinning ble ikke inkludert i beregningene.

I 2017, så man på ulike teknologier og beregnet da at gjenvinning av litium-batterier koster 15 kg CO2-ekvivalenter/kWh batteri. En annen kilde sier 11 kg.

Energieffektiviteten for litiumbatterier er 96%. Så prisen for vanlig bruk er 4%, ganger antall utladninger, så klart. Det er beregnet at de tåler 400 utladninger. Det skulle bli 41.3 GWh.

Vindturbinen kommer i tillegg. For å produsere 41.3 GWh vil turbinen slippe ut 1.3 millioner kg karbondioksid.

Batteriene bidrar med, for 129 MWh batterilagring og et totalt karbonfotavtrykk for batteriet på 100 kg CO2-ekvivalenter/kWh, ytterligere 12,9 millioner kg karbondioksyd.  

Med andre ord, i løpet av levetiden til et batteri med 400 runder med lagring, vil utslippene forbundet med batterilagringen legge 1,3 millioner + 12,9 millioner = 14,2 millioner kg CO2 delt på 43 GWh elektrisk energi = 330 g CO2-ekv./kWh klimagassutslipp. Elleve ganger utslippet til et vindkraftanlegg uten batterilagring. Men godt under de 970 g CO2-ekv./kWh klimagassutslipp som er tallet for kullkraftverk. 

Bedre batteriteknologi som tåler flere utladninger (3000 burde være mulig) vil gi mye bedre tall.

Kilde:
Forbes, Estimating The Carbon Footprint Of Utility-Scale Battery Storage, 16. februar 2020,
https://www.forbes.com/sites/rrapier/2020/02/16/estimating-the-carbon-footprint-of-utility-scale-battery-storage/#16b3ea127adb

Søkeord: Batteriteknologi, vindkraft, kullkraft, batterilagring, litium, klimagassutslipp, CO2