Metalliska bränslen som framtidens energilagring? När aluminium och järn går om väte.

Lösningen på vinterns elunderskott? Forskare tillverkar framtidens batteri av metallpulver – en liter järn för 8 timmars ström: Den förbisedda revolutionen inom energilagring.

Energiomställningen står inför en paradoxal utmaning: Medan solkraftverk producerar ett överskott av ren el på sommaren, varav en del går oanvänd, hotar ett betydande elbrist under de mörka och kalla vintermånaderna. Denna säsongsbetonade obalans är ett av de mest ihållande hindren på vägen mot klimatneutralitet och fortsätter att tvinga Europa till ett kostsamt beroende av import av fossila bränslen. Medan den offentliga debatten ofta fokuserar på väte som ett universalmedel, mognar ett potentiellt överlägset alternativ i forskningens skuggor: lagring av energi i metalliska bränslen som aluminium och järn.

Denna till synes ovanliga idé visar sig vid närmare granskning vara en sinnrikt enkel och robust lösning. Principen bygger på en reversibel kemisk cykel: Överskottselektricitet under sommaren används för att reducera metalloxider till rena metaller, vilka fungerar som extremt täta och säkra energibärare. Vid behov reagerar dessa metaller på ett kontrollerat sätt med vatten och frigör samtidigt användbar värme och väte, som sedan omvandlas tillbaka till elektricitet.

De fysiska fördelarna är häpnadsväckande: En liter aluminium lagrar ungefär 23 gånger mer energi volymetriskt än högkomprimerat väte. Metallpulvret eller granulerna kan lagras och transporteras säkert vid rumstemperatur och normalt tryck – utan dyra högtryckstankar eller kryogen kylning. Det innebär att metalliska bränslen inte bara skulle kunna revolutionera säsongsbunden energilagring för byggnader och industri, utan också omorganisera globala energiflöden och bana väg för Europa att komma ur sitt geopolitiska energiberoende. Pilotprojekt i Schweiz och Tyskland visar redan att denna teknik är mycket mer än bara en laboratorieidé – den skulle kunna bli den avgörande, tidigare saknade komponenten för en säker och helt förnybar energiförsörjning.

Lämplig för detta:

• OST Research – Östra Schweiz högskola för tillämpade vetenskaper | Metalliska bränslen som energibärare och leverantörer

Schweizisk genialitet: Hur ett oansenligt metallgranulat skulle kunna få slut på vårt energiberoende

Utmaningen med säsongslagring av energi är ett av de mest ihållande problemen i energiomställningen. Medan sommaröverskottet av solcellsenergi i Europa stadigt ökar, är det just denna energi som saknas under de mörka vintermånaderna. Metalliska bränslen som aluminium och järn lovar en lösning som är överlägsen den mer framträdande vätgasen i avgörande parametrar och skulle kunna förändra energisektorn i grunden.

Europa står inför en grundläggande energiutmaning. Schweiz ensamt förväntar sig ett elunderskott på cirka åtta till tio terawattimmar under vintern fram till 2050, trots den massiva utbyggnaden av solceller. Tyskland och hela Europeiska unionen brottas med ett liknande strukturellt problem. Medan solenergiproduktion skapar överkapacitet på sommaren, varav en del måste begränsas, finns det en uppenbar brist på vintern. Denna säsongsbetonade skillnad förvärras med varje ytterligare solpanel som installeras på europeiska tak och öppna ytor. Samtidigt gör den ökande elektrifieringen av uppvärmning och transporter elbehovet, särskilt under de kallare månaderna, ännu mer kritiskt.

Europas energiberoende av import av fossila bränslen understryker det akuta behovet av hållbara lagringslösningar. Tyskland överför mellan 80 och 130 miljarder euro årligen för kol, olja och gas till utlandet, medan Europeiska unionen som helhet överför mer än 300 miljarder euro. Dessa enorma summor flödar ut ur landet istället för att investeras i inhemsk infrastruktur och framtida teknik. Dessutom har de senaste årens geopolitiska omvälvningar smärtsamt visat riskerna med detta beroende.

Metalliska bränslen som aluminium och järn kräver syre (O₂) för att frigöra energi. Reaktionen liknar förbränning, men den sker ofta i form av oxidation, t.ex.:

Aluminium + Syre → Aluminiumoxid (Al₂O₃)

Järn + Syre → Järnoxid (Fe₂O₃ / Fe₃O₄)

Dessa reaktioner frigör mycket värme – och det är just denna energi man vill använda som en form av lagring.

Väte (H₂) är en välkänd energibärare idag, men den är svår att lagra och transportera.

Metalliska bränslen anses vara ett alternativ eftersom de:

◾️ är väldigt energirika,

◾️ lätttransporterbar (fast, inte flyktig),

◾️ är återanvändbara – oxider kan återvinnas och reduceras tillbaka till metall, ofta med hjälp av förnybar elektricitet.

Vissa koncept använder till och med väte för att omvandla oxiderad metall tillbaka till ren metall.

Fysiken bakom metallisk energilagring

Grundprincipen för metalliska bränslen bygger på en elegant kemisk reversibilitet. Metaller som aluminium, järn eller kisel kan laddas med elektrisk energi i en reduktionsprocess, under vilken syre frigörs från sina oxidformer. De resulterande rena metallerna fungerar som högkomprimerade energilagringsenheter. Vid behov reverseras denna process. Metallen reagerar med vatten eller ånga och producerar väte och värme. Vätet kan användas i bränsleceller för att generera elektricitet, medan värmen kan matas direkt in i värmesystem.

Energitätheten skiljer metalliska bränslen fundamentalt från gasformiga alternativ. Aluminium uppnår en teoretisk energitäthet på över åtta kilowattimmar per kilogram och en volymetrisk densitet på mer än tjugotre kilowattimmar per liter. Även vätgas komprimerat under högt tryck vid sjuhundra bar uppnår bara ungefär en kilowattimme per liter volymetriskt. En liter järn skulle kunna förse ett genomsnittligt tyskt hushåll med energi i mer än åtta timmar, medan en liter högkomprimerat vätgas inte ens skulle räcka i en timme.

Dessa fysikaliska egenskaper har långtgående praktiska konsekvenser. Metallpulver eller granulat kan lagras och transporteras vid rumstemperatur och normalt tryck. Varken dyra högtryckstankar eller komplex kylteknik krävs. Säkerhetskraven är jämförbara med de för konventionella bulkmaterial. Explosionsrisker, såsom de som är förknippade med fint metalldamm, undviks genom att använda större granulat. Det schweiziska SPF-institutet för solteknik vid OST arbetar till exempel med trådgranulat av aluminium 6060, som är kommersiellt tillgängliga och inte kräver några speciella säkerhetsåtgärder.

En jämförelse av de relevanta kandidaterna

Aluminium anses vara den mest lovande kandidaten bland metalliska bränslen. Med sin höga energitäthet på teoretiskt över åtta kilowattimmar per kilogram överträffar det avsevärt alla andra giftfria metaller. När det reagerar med vatten frigörs ungefär femtio procent av den lagrade energin som värme och femtio procent som väte. Det senare kan omvandlas till elektricitet i en bränslecell med femtio procents verkningsgrad, vilket resulterar i ett totalt förhållande på cirka sjuttiofem procent värme och tjugofem procent elektricitet. Denna kombination är idealisk för att bygga energisystem, där värmebehovet vanligtvis dominerar.

Utmaningen med aluminium ligger i dess energikrävande produktion. Ungefär tretton till sjutton kilowattimmar elektrisk energi krävs per kilogram primäraluminium. Genom att använda kolkraft genereras upp till tjugo kilogram koldioxid per kilogram aluminium. Även när förnybar energi används släpper den konventionella Hall-Héroult-processen fortfarande ut ungefär ett och ett halvt ton koldioxid per ton aluminium, eftersom kolanoderna förbrukas och reagerar för att bilda koldioxid.

Det är här innovationen kommer in i bilden. I det europeiska forskningsprojektet REVEAL utvecklar forskare under ledning av OST en helt koldioxidfri aluminiumproduktionsprocess med hjälp av så kallade inerta anoder. Dessa anoder består av metalllegeringar som inte förbrukas under elektrolysprocessen och frigör rent syre istället för koldioxid. Den isländska partnern IceTec arbetar parallellt med den industriella implementeringen av denna teknik, med hjälp av lättillgänglig geotermisk och vattenkraftig energi. Tyska företag som Trimet driver också utvecklingen framåt och har redan driftsatt demonstrationsanläggningar.

Järn presenterar sig som ett pragmatiskt alternativ. Med en energitäthet på cirka 0,2 till 0,3 kilowattimmar per kilogram är det betydligt lägre än aluminium, men är fortfarande konkurrenskraftigt med många andra lagringstekniker. Den avgörande fördelen med järn är dess tillgänglighet och låga kostnad. Som det fjärde vanligaste grundämnet i jordskorpan finns järnmalm tillgänglig i praktiskt taget obegränsade mängder utan att det påverkar de globala marknadspriserna väsentligt.

Reaktionen mellan järn och vatten producerar väldigt lite värme. All lagrad energi överförs till det producerade vätet, som sedan kan omvandlas till elektricitet med en verkningsgrad på cirka femtio procent. Detta förhållande gör järn särskilt attraktivt för tillämpningar där elbehovet är av största vikt. Forskargruppen som leds av professor Wendelin Stark vid ETH Zürich driver en pilotanläggning på Hönggerberg-campus som säsongslagrar väte med hjälp av järnoxid. Denna teknik anses vara ungefär tio gånger billigare än konventionell vätgaslagring.

Direktreduktion med grön vätgas är redan industriellt etablerad för järnproduktion. Företag som ArcelorMittal och Thyssenkrupp arbetar med övergången till vätgasbaserad stålproduktion. Denna teknik kan användas direkt för energilagring. Dess mognadsnivå ligger mellan sex och sju på en skala från nio, vilket närmar sig marknadsberedskap. Anläggningarna kan drivas vid normalt tryck och runt 800 grader Celsius, vilket begränsar den tekniska komplexiteten.

Kisel representerar ett tredje alternativ. Det kombinerar hög energitäthet, liknande aluminium, med god tillgänglighet. Som det näst vanligaste grundämnet i jordskorpan efter syre finns det praktiskt taget inga resursbegränsningar. Produktionstekniken är väl etablerad tack vare solindustrin. Forskningen om kisel som energilagringsmedium är dock mindre avancerad än för aluminium och järn. TU Darmstadt undersöker kisel inom ramen för A-STEAM-projektet, men det kommer sannolikt att dröja flera år innan det används i industriella tillämpningar.

Transformationens ekonomi

Den ekonomiska lönsamheten för metalliska bränslen beror avgörande på produktionskostnaderna för kolfri metallutvinning. Vid det konventionella aluminiumpriset på cirka 2 650 dollar per ton skulle ytterligare kostnader på cirka 400 dollar uppstå år 2035 om inert anodteknik implementeras industriellt. På lång sikt förväntas kostnaderna stabiliseras på 2020 års nivå, om än med en premie på cirka 300 dollar jämfört med en hypotetisk fortsättning på konventionell produktion.

Dessa merkostnader sätts dock i perspektiv i det övergripande sammanhanget. Investeringar i att minska koldioxidutsläppen från aluminiumindustrin uppskattas till cirka en biljon dollar, varav ungefär hälften är öronmärkt för att tillhandahålla utsläppssnål energi. Tvåhundra miljarder dollar är budgeterade för koldioxidsnåla anoder. Men dessa investeringar lägger samtidigt grunden för en helt ny energilagringsmarknad som sträcker sig långt bortom den traditionella användningen av aluminium.

Den totala effektiviteten för att omvandla förnybar elektricitet tillbaka till elektricitet och värme via metalllagring varierar från femtio till sextio procent för alla tre metaller. Detta värde verkar initialt lågt jämfört med litiumjonbatterier med effektivitet på åttiofem till nittiofem procent. Flera faktorer måste dock beaktas vid utvärderingen. För det första är jämförelsen endast relevant för applikationer med jämförbara lagringstider. Batterier är lämpliga i timmar till några dagar, medan metalliska bränslen är lämpliga i månader till år. Kostnaden per lagrad kilowattimme ökar dramatiskt för batterier med ökande lagringstid, eftersom investeringskostnaderna fördelas över färre cykler.

För det andra måste värme beaktas som en fullt användbar energikälla. I byggnader med uppvärmningsbehov är ett system med 75 procent värme och 25 procent el potentiellt mer idealiskt än ren el, som först behöver omvandlas via en värmepump. De schweiziska forskarna räknar med el- och uppvärmningskostnader på cirka 20 centimer per kilowattimme på vintern från lagringssystem i aluminium. Detta skulle vara konkurrenskraftigt med många alternativa energiförsörjningsalternativ.

Kraft-till-gas med vätgas uppnår en verkningsgrad på endast 30 till 40 procent vid en enkel återomvandling till el utan värmeutnyttjande. Med metanisering sjunker detta till cirka 33 procent. Endast med optimerad kraftvärme (CHP) och konsekvent spillvärmeutnyttjande kan verkningsgrader på över 80 procent, baserat på det högre värmevärdet, uppnås. I praktiken uppnås dock dessa värden sällan. Dessutom medför lagring och transport av vätgas betydande kostnader. Underjordiska saltgrottor är endast genomförbara på geologiskt lämpliga platser. För länder som Schweiz utan sådana formationer återstår endast dyra ovanjordiska tankar eller import som alternativ.

Lagringskostnaderna för olika tekniker varierar avsevärt. Säsongsbetonade termiska energilagringssystem kostar mellan 25 och 400 schweiziska franc per megawattimme lagrad energi. För elektrisk energi ligger kostnaderna för pumpkraftverk cirka 100 franc per megawattimme, men ökar med mer än tio gånger för andra säsongsbetonade energilagringssystem. Litiumjonbatterier kostar för närvarande mellan 400 och 1 000 euro per kilowattimme lagringskapacitet. Även om dessa priser har sjunkit drastiskt är de fortfarande oöverkomligt dyra för säsongslagring.

Pumpkraftverk fungerar exceptionellt bra för dagliga och veckovisa cykler och uppnår effektivitetsgrader på 70 till 85 procent. För säsongslagring med endast en cykel per år stiger dock kostnaderna till mer än två euro per kilowattimme ytterligare el. De geografiska begränsningarna för lämpliga platser begränsar ytterligare expansionspotentialen. I en ekonomi som helt övergått till förnybar energi skulle befintlig pumpkraftkapacitet vara långt ifrån tillräcklig.

Systemintegration och sektorkoppling

Styrkan hos metalliska bränslen ligger i deras sömlösa integration i konceptet sektorkoppling. Denna term beskriver sammankopplingen av de traditionellt separata sektorerna el, värme och mobilitet. Medan övergången till förnybar energi inom elsektorn redan är långt gången, är värmeförsörjning och transport fortfarande starkt beroende av fossila bränslen. Europa spenderar över trehundra miljarder euro årligen på import av kol, olja och gas – pengar som går förlorade för den egna ekonomin.

Metalliska bränslen möjliggör flexibel sektorkoppling. På sommaren används överskott av solcellsenergi för att reducera metalloxider. Den resulterande metallen lagras. På vintern sker oxidation, vilket producerar värme och väte. Värmen flödar direkt in i värmesystemet, helst kopplat till en värmepump, vilket ökar effektiviteten vid mildare temperaturer. Vätet omvandlas till elektricitet i en bränslecell, och spillvärmen från denna process matas sedan tillbaka till värmesystemet.

Denna kombination åtgärdar just det centrala problemet i europeiska energisystem. I Tyskland står värmebehovet för ungefär hälften av den totala slutliga energiförbrukningen. En betydande del av detta är koncentrerat till vintermånaderna. Ett lagringssystem som främst levererar värme samtidigt som det genererar betydande mängder el uppfyller denna efterfrågeprofil perfekt. Högskolan i Luzern har beräknat att konsekvent isolering av bostadshus, i kombination med värmepumpar, praktiskt taget skulle kunna eliminera Schweiz vinterelbrist. I kombination med metalliska lagringssystem skulle ett sådant system optimalt utnyttja överskottssommarel och säkerställa en tillförlitlig vinterförsörjning.

Enligt de schweiziska forskarnas modell skulle en utrustning för alla flerfamiljshus med metalllagringssystem kunna minska det förväntade vinterelunderskottet på åtta terawattimmar avsevärt fram till 2050. Att utrusta bara hälften av alla flerfamiljshus skulle bidra med flera terawattimmar. Den decentraliserade strukturen i denna lösning undviker kostsamma nätutbyggnadsåtgärder och ökar leveranssäkerheten genom redundans.

Ytterligare perspektiv framträder för industriella tillämpningar. Processvärme står för en betydande del av industriell energibehov. Direkt elektrifiering med hjälp av värmepumpar, elektrodpannor eller motståndsvärme är tekniskt genomförbart och redan tillgängligt för många temperaturområden. Metalliska bränslen kan dock erbjuda en lösning, särskilt för högtemperaturprocesser och basbelastningsstabilitet. Förbränningen av järnpulver kan nå temperaturer över 1 800 grader Celsius, vilket är tillräckligt för många industriella processer.

Ombyggda kolkraftverk skulle kunna drivas med metallpulver. Den befintliga infrastrukturen för förbränning, ångcirkulation och kraftproduktion skulle kunna utnyttjas i stor utsträckning. Den resulterande metalloxiden skulle samlas in och transporteras till anläggningar med gott om förnybar energi för reduktion. Denna metod skulle utnyttja befintliga anläggningar, bevara jobb och samtidigt bidra till minskade koldioxidutsläpp. TU Darmstadt undersöker detta koncept som en del av sitt Clean Circles-initiativ.

Vår expertis inom affärsutveckling, försäljning och marknadsföring i EU och Tyskland - Bild: Xpert.Digital

Branschfokus: B2B, digitalisering (från AI till XR), maskinteknik, logistik, förnybar energi och industri

Mer om detta här:

• Xpert Business Hub

Ett ämnesnav med insikter och expertis:

• Kunskapsplattform om global och regional ekonomi, innovation och branschspecifika trender
• Insamling av analyser, impulser och bakgrundsinformation från våra fokusområden
• En plats för expertis och information om aktuell utveckling inom näringsliv och teknologi
• Ämnesnav för företag som vill lära sig om marknader, digitalisering och branschinnovationer

Teknologisk mognad och utvecklingsmöjligheter

Den tekniska mognaden hos de olika komponenterna varierar avsevärt. Oxidation av metaller för energifrigöring har varit känd sedan länge och används redan i specialiserade tillämpningar. Aluminium- och järnpartiklar används i Ariane-raketer, fyrverkerier och andra pyrotekniska tillämpningar. De grundläggande kemiska processerna behärskas och förstås därför.

Den kontrollerade reaktionen med vatten eller ånga vid måttliga temperaturer för värme- och vätgasproduktion är för närvarande i pilotfasen. SPF-institutet för solteknik i Rapperswil har beställt en prototyp som utvecklats som en del av REVEAL-projektet. När prototypen är i drift kommer den att visa hur värme och elektricitet för byggnader kan produceras från aluminium genom kemiska processer. Den producerade energin kan användas för att driva byggnader och industrianläggningar eller matas in i fjärrvärmenät.

ETH Zürich driver en pilotanläggning för järnbaserad vätgaslagring på sitt campus i Hönggerberg. Tre rostfria ståltankar, vardera innehållande 600 kilogram järnoxid, kan lagra cirka tio megawattimmar vätgas på lång sikt. Detta genererar fyra till sex megawattimmar el, beroende på konverteringstekniken. Anläggningen har varit i drift sedan 2024 och är planerad att utökas till 2026 för att täcka en femtedel av campusets vinterelbehov med säsongslagrad solenergi. En uppskalning till tusen ton järnoxid skulle kunna leverera två gigawattimmar el, vilket motsvarar en tiondel av kapaciteten hos pumpkraftverket Nant de Drance.

Den största tekniska utmaningen ligger i kolfri metallproduktion. För järn har direkt reduktion med grön vätgas redan bevisats industriellt. Flera stålföretag bygger för närvarande demonstrationsanläggningar och planerar en gradvis övergång till 2030–2040. Tekniken har en mognadsnivå på ungefär sju till åtta på en skala från nio och närmar sig därmed kommersiell tillgänglighet.

Tekniken med inerta anoder står på gränsen till ett genombrott inom aluminiumindustrin. Trimet i Essen har drivit en demonstrationsanläggning under produktionsförhållanden sedan 2024. Företaget räknar med industriell implementering senast 2040 och klimatneutralitet senast 2045. Internationella företag som Norsk Hydro och Rio Tinto investerar också kraftigt i denna teknik. Apple har redan köpt den första leveransen av aluminium från en pilotanläggning med inerta anoder för användning i smartphones. Detta visar teknikens kommersiella intresse och trovärdighet.

Skalning är fortfarande en kritisk faktor. Den globala årliga produktionen av aluminium är cirka sjuttio miljoner ton, medan stålproduktionen är nästan två miljarder ton. Ytterligare produktionskapacitet skulle krävas för att ge ett betydande bidrag till säsongsbetonad energilagring. Detta skulle dock inte nödvändigtvis destabilisera råvarumarknaderna. Aluminium och järn är bland de vanligaste grundämnena i jordskorpan. Deras resurser är praktiskt taget obegränsade. Produktionen skulle främst begränsas av tillgången på prisvärd förnybar energi.

Det är just här en avgörande möjlighet ligger. Regioner med utmärkta förutsättningar för förnybar energi men låg lokal efterfrågan skulle kunna bli metallproducenter. Island, med sin geotermiska och vattenkraftiga kraft, Nordafrika, med sitt intensiva solsken, eller Patagonien, med sina vindresurser, skulle kunna producera metaller för export i stor skala. Transporten är enkel och säker. Containerfartyg kan transportera metallgranulat under normala förhållanden, utan de risker och kostnader som är förknippade med flytande väte eller flytande naturgas.

Ompröva globala energiflöden

Internationaliseringen av energiförsörjningen via metalliska energibärare skulle fundamentalt förändra de globala handelsflödena. Europa spenderar över trehundra miljarder euro årligen på import av fossila bränslen. Enbart Tyskland spenderar mellan åttio och etthundratrettio miljarder euro. Dessa enorma summor går till stor del till länder med auktoritära regimer vars politik ofta strider mot europeiska värderingar. Finansieringen av denna import bidrar till geopolitisk instabilitet och gör Europa sårbart för utpressning, vilket de senaste energikriserna smärtsamt har visat.

En övergång till metalliska energibärare skulle kunna lösa dessa beroenden och samtidigt möjliggöra nya partnerskap. Länder med rikliga förnybara resurser men begränsad inhemsk industrialisering skulle få ett värdefullt exportperspektiv. Marocko, med sin solpotential; Chile, med sin vind- och geotermiska kapacitet; eller Australien, med sitt stora landområde lämpligt för förnybar energi, skulle kunna bli metallproducenter. Dessa länder är övervägande demokratier och delar grundläggande värderingar med Europa. Energiimport skulle således bidra till utvecklingsfinansiering snarare än att stödja autokratier.

Den cirkulära ekonomin för metalliska bränslen skiljer sig fundamentalt från den för fossila bränslen. Kol, olja och gas förbränns irreversibelt och omvandlas till växthusgaser. Metaller, å andra sidan, cirkulerar i ett slutet kretslopp. Den oxiderade metallen transporteras tillbaka till reduktionsanläggningen och laddas om. Denna cykel kan teoretiskt sett upprepas ett obegränsat antal gånger utan någon materialförlust eller nedbrytning. Forskare vid ETH Zürich har till och med observerat att lagringskapaciteten hos deras järnreaktorer ökar något med varje cykel.

Denna cirkulära strategi har långtgående ekonomiska konsekvenser. Investeringen i metallproduktion betalar sig själv över flera cykler. Till skillnad från batterier, vars kapacitet minskar med varje cykel, förblir metalllagringssystem användbara på obestämd tid. Medan de initiala investeringarna i reduktions- och oxidationsanläggningar, såväl som i själva metallen, kan vara betydande, blir kostnaderna per lagrad kilowattimme konkurrenskraftiga över årtionden.

De schweiziska forskarnas modellberäkningar antar kostnader på cirka tjugo centimer per kilowattimme för el och värme från ett lagringssystem i aluminium. Detta är i linje med produktionskostnaderna för förnybar energi och betydligt lägre än kostnaderna för el med toppbelastning under vintermånaderna. Med ökande teknisk mognad och skalning förväntas kostnaderna sjunka ytterligare. Historien om solceller och vindkraft visar hur dramatiska kostnadsminskningar kan bero på inlärningskurveeffekter.

Risker och utmaningar

Trots dess lovande potential kvarstår betydande utmaningar och risker. Den tekniska utvecklingen är ännu inte avslutad. I synnerhet har koldioxidfri aluminiumproduktion med inerta anoder bara börjat övergå till industriell implementering. Många tidigare försök att etablera denna teknik har misslyckats. Den inerta anoden har ett rykte om sig att alltid vara på gränsen till färdigställande, utan att någonsin nå ett genombrott.

De ökade elkostnaderna utgör ett problem. Inerta anoder släpper inte bara inte ut koldioxid, utan de tillför inte heller processenergi som kolanoder. Elbehovet per ton aluminium ökar därför. Med redan höga energikostnader i Europa kan detta försämra konkurrenskraften. Aluminiumproduktionen skulle kunna flyttas ytterligare till regioner med särskilt billig energi, medan Europa skulle bli enbart en importör.

Konkurrensen om förnybar energi hårdnar. Många sektorer strävar efter elektrifiering. Industrin behöver grön vätgas för kemiska processer och stålproduktion. Transporter elektrifieras med miljontals elfordon. Digitala infrastrukturer med sina datacenter förbrukar allt större mängder el. I denna konkurrensutsatta miljö behöver metalllagringslösningar fortfarande bevisa sin ekonomiska överlägsenhet.

Infrastrukturkraven är avsevärda. Miljontals decentraliserade lagringssystem eller stora centraliserade anläggningar skulle behövas för att ge ett betydande bidrag till vinterenergiförsörjningen. Att bygga denna infrastruktur kräver tid, kapital och politisk vilja. Återbetalningstiderna för sådana system kan sträcka sig över årtionden, vilket kan avskräcka privata investerare. Statliga subventioner och regleringsincitament skulle sannolikt vara nödvändiga.

Miljöpåverkan av den massivt expanderade metallproduktionen måste granskas kritiskt. Även om produktionsprocessen är koldioxidneutral förbrukar den enorma mängder el. Denna el, utöver allt annat energibehov, måste komma från förnybara källor. Marken som krävs för de nödvändiga vind- och solkraftverken är betydande. Dessutom kräver bauxitutvinning för aluminium storskalig gruvdrift med tillhörande ekologiska och sociala konsekvenser.

Allmänhetens acceptans av ny energiteknik är bräcklig. Varje storskalig industrianläggning möter lokalt motstånd. Byggandet av vindkraftverk, solparker och kraftledningar försenas eller förhindras regelbundet av medborgarinitiativ. Metallreduktionsanläggningar, som arbetar vid höga temperaturer och förbrukar betydande mängder el, kan möta liknande motstånd. Transparent kommunikation om fördelar, risker och miljöpåverkan är avgörande.

Strategiska perspektiv för Europa

För Europa erbjuder utvecklingen av metalliska bränslen en strategisk möjlighet att etablera tekniskt ledarskap på en framtida marknad. Schweiziska och tyska forskningsinstitutioner är bland världens ledande institutioner inom detta område. REVEAL-projektet sammanför ledande europeiska partners. Industriell expertis inom metallurgi, kemisk processteknik och integration av energisystem finns lättillgänglig i Europa.

En samordnad europeisk strategi skulle kunna innefatta flera delar. För det första, fortsatt och intensifierad forskningsfinansiering. Tidigare investeringar har möjliggjort betydande framsteg. En uppskalning av finansieringen skulle utöka det tekniska försprånget. För det andra, skapandet av regulatoriska incitament för marknadsinträde. Inmatningstariffer eller investeringsbidrag skulle kunna motivera tidiga användare.

För det tredje, integration i den europeiska energiinfrastrukturstrategin. De planerade vätgasnäten skulle kunna utökas till att även rymma metalliska energibärare. Befintlig gasinfrastruktur skulle kunna delvis omvandlas. För det fjärde, internationellt samarbete med länder som erbjuder ideala förutsättningar för metallproduktion. Utvecklingspartnerskap med nordafrikanska länder, investeringar i sydamerikansk produktionskapacitet eller tekniköverföring till Asien skulle kunna skapa win-win-situationer.

Den geopolitiska dimensionen bör inte underskattas. Minskat beroende av import av fossila bränslen ökar Europas politiska handlingsfrihet avsevärt. Förmågan att säkerställa energiförsörjningen på vintern från inhemska eller tillförlitliga internationella källor stärker motståndskraften mot externa chocker. Diversifiering av energikällor och leveranskedjor minskar risken för utpressning från auktoritära regimer.

Samtidigt uppstår nya beroenden. Europa skulle potentiellt kunna bli beroende av metallimport, liknande det nuvarande beroendet av fossila bränslen. Skillnaden ligger i metallernas reversibilitet och cirkularitet. De kan återvinnas och återanvändas. Detta undviker den existentiella knapphet som ses med ändliga fossila resurser. Dessutom skulle produktionen i princip kunna ske inom Europa, förutsatt att tillräckligt med och överkomlig förnybar energi finns tillgänglig.

Framtiden för energilagring

Metalliska bränslen kommer inte att vara den enda lösningen på utmaningarna med energiomställningen. Snarare kommer de att ingå i en diversifierad portfölj av lagringstekniker. Litiumjonbatterier kommer att behålla sin styrka på kort sikt, från timmar till dagar. Pumpkraftverk kommer att förbli oumbärliga för elnätsstabilisering och balansering av dagliga och veckovisa fluktuationer. Väte kommer att behövas inom industrin som processgas och reduktionsmedel.

Metalliska bränslen har en specifik nisch inom säsongslagring, främst för värmeförsörjning. Här kombinerar de fördelarna med hög energitäthet, enkel hantering, billiga råvaror och god sektorkoppling. Denna kombination gör dem överlägsna andra tekniker. Vidare utveckling kommer att visa om och hur snabbt dessa teoretiska fördelar kan realiseras i praktiken.

De kommande åren kommer att vara avgörande. Flera pilotanläggningar är för närvarande i drift eller under uppbyggnad. Erfarenheterna från dessa projekt kommer att avslöja om de tekniska och ekonomiska förväntningarna uppfylls. Utvecklingen av inert anodteknik kommer att avgöra om koldioxidfri aluminiumproduktion faktiskt kommer att bli möjlig i stor skala. Industrins och beslutsfattarnas vilja att investera i denna teknik kommer att avgöra tidsramen.

Att integrera metalllagringssystem i befintliga energisystem kräver inte bara teknisk innovation, utan även innovation inom reglering och marknadsutveckling. Nya affärsmodeller måste utvecklas som tar hänsyn till de specifika egenskaperna hos metalllagring. Långsiktiga avtal mellan producenter, lagringsoperatörer och energileverantörer är nödvändiga för att säkerställa investeringssäkerhet. Bedömningen av klimat- och energirelaterade fördelar måste återspeglas i lämpliga marknadspriser eller stödmekanismer.

Den offentliga debatten om energilagring behöver breddas. Alltför länge har diskussionen ensidigt fokuserat på vätgas som en förmodad universell lösning. Verkligheten är mer komplex. Olika tillämpningar kräver olika lösningar. Metalliska bränslen förtjänar en framträdande plats i detta landskap. Deras fördelar är för betydande för att ignoreras. Deras potential är för stor för att förbli outnyttjad.

Omvandlingen av energisystemet är en av de största tekniska och ekonomiska utmaningarna under detta århundrade. Det kräver mod att förnya sig, en vilja att investera och öppenhet för nya lösningar. Metalliska bränslen erbjuder en sådan lösning. De är mer än bara en intressant laboratoriekuriositet. De skulle kunna bli banbrytande för säsongsbunden energilagring, en byggsten för att lösa vinterns elgap och en väg till energioberoende. De är ett alternativ som inte ersätter vätgas, men kompletterar det effektivt och överträffar det i vissa tillämpningar. Vidare utveckling förtjänar uppmärksamhet, stöd och kritisk granskning. De kommande åren kommer att visa om metalliska bränslen kan infria sitt löfte.

Dra nytta av Xpert.Digitals omfattande, femfaldiga expertis i ett heltäckande tjänstepaket | FoU, XR, PR och optimering av digital synlighet - Bild: Xpert.Digital

Xpert.Digital har djup kunskap i olika branscher. Detta gör att vi kan utveckla skräddarsydda strategier som är anpassade efter kraven och utmaningarna för ditt specifika marknadssegment. Genom att kontinuerligt analysera marknadstrender och bedriva branschutveckling kan vi agera med framsyn och erbjuda innovativa lösningar. Med kombinationen av erfarenhet och kunskap genererar vi mervärde och ger våra kunder en avgörande konkurrensfördel.

Mer om detta här:

• Använd 5 -Fold -kompetensen hos Xpert.digital i ett paket - från 500 €/månad

☑ Vårt affärsspråk är engelska eller tyska

☑ Nytt: korrespondens på ditt nationella språk!

Konrad Wolfenstein

Jag är glad att vara tillgänglig för dig och mitt team som personlig konsult.

Du kan kontakta mig genom att fylla i kontaktformuläret eller helt enkelt ringa mig på +49 89 674 804 (München) . Min e -postadress är: Wolfenstein ∂ xpert.digital

Jag ser fram emot vårt gemensamma projekt.

☑ SME -stöd i strategi, rådgivning, planering och implementering

☑ skapande eller omjustering av den digitala strategin och digitaliseringen

☑ Expansion och optimering av de internationella försäljningsprocesserna

☑ Globala och digitala B2B -handelsplattformar

☑ Pioneer Business Development / Marketing / PR / Measure