utslipps hurtigbåter Materialutvikling Rare elements Resirkulering av batterier Energilagring FaststoffBatterier
Del denne Casen
Silvija Seres: Hei og velkommen til Lørn i samarbeid med teknologiformidling og technoport i Trondheim. Mitt navn er Silvija Seres og tema i dag er energy tech. Gjesten min er Fride Vullum-Bruer som er forsker ved SINTEF energi. Du kan masse ting om kjemi, men så jobber du i SINTEF energi og dette er en av de nye broene som er supert opplagt for de som jobber i feltet, men ikke for oss fra utsiden. Jeg gleder meg til å lære om den koblingen og hvorfor er det dere gjøre blant annet innenfor batteriteknologi. Men først, hvem er du og hva som driver deg?
Fride Vullum-Bruer: Rent personlig så er jeg en løpenerd. Jeg har drevet med løping hele livet mitt og friidrett og er veldig glad i å trene.
Silvija: På lange distanser også?
Fride: Når jeg begynt emed friidrett så gjorde jeg det meste. Hoppet lengde og til og med støte kule. Men etterhvert så var det litt lengre og lengre distanser. Jeg har sprunget alt, til og med maraton.
Silvija: Mye energi.
Fride: Ja, masse.
Silvija: Du har vært på NTNU som forsker og førsteamanuensis. Også kom du over til SINTEF. Det er ganske mange som gjør det koblingene også og det er noe av det som gjør begge institusjonene så spennende spør du meg. Fortell litt om hva du gjør i dag og hvorfor du liker det.
Fride: Nå får jeg lov til å jobbe med blant annet konsern satsingen til SINTEF på batteri. SINTEF bestemte seg for at det er et viktig satsningsområde, så de satser egne midler og har konsern midler som går på nettverksbygging og prøve å få mer aktivitet opp på batteri-siden. Ikke bare på tvers av hele SINTEF energi, men på tvers av hele konsernet. Det er en spennende oppgave hvor jeg får lov til å treffe bedrifter og kontakt med myndigheter og fylkeskommuner og så videre.
Silvija: Hvorfor er batterier stadig viktigere?
Fride: Det er en elektrifisering som skjer. I Norge så har vi vært i forkant når det gjelder elbiler. Det er ingen andre land i verden som har så mange elbiler per innbygger som Norge.
Silvija: Nærmer vi oss 50 prosent?
Fride: Ikke i totalt i bilparken, men av nye solgte biler.
Silvija: I Bærum så gjør vi det hvertfall.
Fride: Men i antall solgte nye biler så nærmer vi oss halvparten.
Silvija: Elektriske biler trenger god batterier, også kommer husene våre til å bygge sin egen lagringskapasitet. Flere bedrifter kommer til å elektrifisere mer og mer.
Fride: Elektrifisering kommer overalt. Nå har vi en satsning både i Sogn og Fjordane og i Trøndelag på nullutslipps hurtigbåter. Fordi hurtigbåter er en skikkelig stor utslipp maskin når det gjelder karbondioksid. Nå ønsker de å satse på nullutslipp der og. Da er naturlig at batteri kan komme inn der. Det kommer batteribusser, batteridrevne båter. VI har mange ferger som går på norske fjorder. I tillegg så har vi en del hybridskip som begynner å komme. De store skipene som ikke kan gå kun på batteri som den nye Color Line ferga som har batteri som kan gjøre at den fullelektrisk inn og ut fra havna for å redusere lokale utslipp.
Silvija: Batteriteknologi, det er noe vi har lært om på skolen, i mitt tilfelle for veldig mange år siden. Det er noe kjemi og elektrisitet, men hva forsker man på?
Fride: Når jeg jobba på NTNU så jobbet jeg mye med materiale utviklingen. Alle klager på at batteriene varer ikke lenge nok, vi må lade de for ofte, de lever ikke lenge nok, du må kjøpe nye batterier for ofte og så videre. Så er det det med sikkerhet, vi vil helst ikke at batteriene skal begynne å brenne og eksplodere. Alt som har med materialutvikling å gjøre jobbes det veldig mye med. I tillegg så har du battery management system, jeg har ikke et godt norsk ord på det.
Silvija: Styringssystemer for batteri.
Fride: Ja, alt som styrer teknologien. Det som fører til at batteriet ikke lades opp for mye eller ut for mye. Det som gjør at ikke temperaturen blir for høy og så videre.
Silvija: Lær oss litt av den grunnleggende. Hva er de viktigste type batteriene? Jeg mangler litt grunnlag, men noen sier at dette kommer, andre sier at dette kommer. Så er det noe i forhold til lagringskapasitet, men det er noe med hvor fort du får ladet. Fortell.
Fride: Det finnes mange forskjellig type batterier, men du kan si du har det som kalles for primærbatteri og sekundærbatteri. Et primærbatteri er et batteri som du bare bruker en gang også kaster du det. Det kan ikke lades opp igjen. Sekundærbatterier kan lades opp igjen. Det er de som er litium-ion-batteri som vi bruker i elbiler og de fleste oppladbare telefoner og pc og den type ting. Men innenfor oppladbare batterier så finnes det mange forskjellig typer også som nikkel, metallhydridbatterier. Du har blybatterier som brukes i vanlige bensin- og dieselbiler. Pluss en del andre teknologier. Men grunnen til at litium-ion-batteri er det som brukes i elbiler og pc og telefoner er at det er det batteri som har høyest energitetthet per vekt og volum.
Silvija: Du får stappet inn mest energi?
Fride: Ja, det er mest mulig energi på minst mulig volum og vekt.
Silvija: litium-ion-batterier det som utvikler seg visstnok med eksepsjonell fart og med det mener vi at det blir mer og mer kapasitet, og mer og mer fart på lading?
Fride: I de batteriene og teknologien som finnes i dag, det er visse fysiske begrensninger til den. Et batteri består av tre hovedelementer, det er en katode, en anode og en elektrolytt.
Silvija: Det ene er veggen rundt, det andre er det du dypper oppi og det tredje er det det flyter oppå. Det er elektrolytten.
Fride: Elektrodene er pluss og minus polen på batteriet ditt. Elektrolytten er det som er flytende i midten. I elektrodene dine, katoden og anoden, så lagres litium og begge elektrodene må kunne lagre lithium. Elektrolytten skal kunne litiumet gå gjennom så den sørger for at du skiller anoden og katoden for de kan ikke røres fysisk, da får du en kortslutning. Det er det som blant annet kan skje hvis du får en eksplosjon i batteriet ditt.
Silvija: Det var problemet med noen av telefonene. En periode man måtte melde fra på flyet.
Fride: Du fikk ikke lov til å ta med Samsung Galaxy og det var fordi du fikk en kortslutning inni der.
Silvija: Det skjer fordi inne i batteriene så er størrelsen så liten at det er veldig følsomt?
Fride: Nei, du har en flytende elektrolytt, så må du ha en separator for å unngå at anoden og katoden rører hverandre. Men separatoren hadde de eksperimentert litt for mye med så den var for tynn. Når du begynte å bruke batteriet så gikk det hull i det, også fikk du en kortslutning. Den største utfordringen er på katodematerialet fordi det er veldig begrensa hvor mye litium du kan putte inn i det materiale. På anode siden har det skjedd mye mer de siste årene. Det er blant annet silisium som har kommet inn som et nytt lovende materiale. Men så jobbes det med hvor fort du kan lade et nytt batteri. Det jobbes det mye med og der er det enda mye å gå på. Så er det det å øke mengden fordi i et batteri så er det ikke så stor del av selve batteriet som faktisk er det aktive materiale. Det er mye pikk-pakk rundt.
Silvija: Det er også viktig for husene for der er det også en stor forskjell på hvordan vi produserer og forbruker energi. Vi har gått fra å være i enden av et sugerør med ganske forutsigbar drikke kapasitet på energi til å av og til dytte energi tilbake, av og til litt uforutsigbart for å lade biler hele gjengen akkurat på samme tidspunkt. Skur på induksjonsovner på samme tidspunkt og der begynner husene å ha behov for lagring.
Fride: NTNU og SINTEF har prosjekter som kalles for zero emission neighbourhoods. Det vil si at du skal kunne utvikle hele nabolag hvor det er null utslipp. Som skal produsere egen energi og kunne lagre energi. Da må du ha lagringskapasitet på noe vis.
Silvija: Nabolag som batteri.
Fride: Batteri som en del av nabolaget hvertfall.
Silvija: Litium-ion-batteri er disse med kjempe potensiale. Du har en phd i kjemi og da skjønner du disse flyttingene av litium blant annet. Så lager dere nye type batteri. I grunn så var selve tanken hvordan litium-ion-batteriet bygges kjent, men dere har funnet mange nye bruksområder. Dette påvirker størrelsen og kapasitet og fart. Hva gjør vi nå? Hva forsker vi på nå? Hva er prosjektene?
Fride: Et spennende prosjekt som jeg hadde på NTNU og som jeg jobber videre med i SINTEF er at vi har funnet ut at vi kan bruke algeskall som et elektrodemateriale. Det er et fornybart materiale. For det første så har det høyere kapasitet, det kan lagre mer litium enn med dagens anodemateriale og det er mye mer miljøvennlig. Det er en spennende prosjekt som vi jobber videre med.
Silvija: Norge har nok av det?
Fride: Vi har masse av det. De vokser naturlig, men istedenfor å ha oppdratt av laks så har du oppdrett av alger på en måte.
Silvija: Det kan være noe spennende carbon capture som en del av prosjektet.
Fride: Det kan det fordi det algene trenger for å vokse er silisium, de trenger lys og de trenger karbondioksid. De bruker karbondioksid med prosessen med å vokse.
Silvija: Rare minerals som vi tømmer Afrika for nå, er noe av det nødvendig i batteriproduksjon eller er det mest skjerm og sånt?
Fride: De fleste av det som kalles for rare elements.
Silvija: Kobolt og sånn?
Fride: Kobolt er egentlig ikke inne i den gruppa som kalles for rare elements.
Silvija: Det er veldig dyrt.
Fride: Ja, men kobolt er på en måte et kritisk element fordi vi trenger det fremdeles i batteri i dag. Det jobbes med å kunne utelate kobolt fra batteriet, men enn så lenges så er vi avhengig. Dere kommer det inn en del utfordringer for mye av dagens kobolt forsyninger kommer fra Kongo og der er det som vi vet utbredt med barnearbeid, dårlig arbeidsforhold i gruvene og det har vært en god del snakk om det i media i det siste. Det er klart at det her er en stor utfordring som vi står ovenfor.
Silvija: Da kan det hende vi finner noen alternativer i materialer hvis vi har flinke kjemikere som deg?
Fride: Ja, det er det det jobbes mye med nå. De første litiumbatteriene som kom på 90-tallet, så var det litium-koboltoksid som var brukt som det ene elektrodemateriale. Det er fremdeles samme grunnstrukturen som brukes i dag, men en stor del av kolbolten er byttet ut med nikkel og mangan. I de nyeste elbil-batteriene som kommer nå på slutten av året eller neste år som produseres blant annet i Kina, så er kolbolten redusert ned til omtrent 10 prosent istedenfor å være 100 prosent av det metallet i det. Resten er nikkel og mangan.
Silvija: Dere utdanner nye teknologer også? Dere samarbeider med blant annet NTNU.
Fride: NTNU er de som har ansvaret for selve utdanninga, men SINTEF bidrar mye som veiledere. Både for masterstudenter og phd-prosjekter. Sånn at vi bidrar til å utdanne nye teknologer.
Silvija: Det er også veldig bærekraftig.
Fride: Det er en viktig del av jobben.
Silvija: Miljøproblematikk med avhending av gamle batterier, er det noe man kan fikse med litt god kjemi?
Fride: Resirkulering og gjenbruk av batterier har vært etter min mening alt for lite forsket på, men det har vært satt mye mer fokus på det. Det er en av anbefalingene som har kommet fra en gruppe som jeg har vært med å bidratt til, at resirkulering må settes mer på dagsorden. Det er store industriprosjekter i Norge som jobber med resirkulering hvor det kommer krav om at en mye større andel av materialer fra batterier skal kunne gjenvinnes og brukes på nytt igjen.
Silvija: Jo mer vi elektrifiserer huset, jo mer småbatterier forbruker vi. Etterhvert så blir det ubehagelig mye. Det er en del paradokser som er ganske morsomme egentlig. Hadde vært morsomme hadde det ikke vært skummelt. Hva synes du er spennende kontroverser?
Fride: I batterier som skal bidra til det grønne skiftet og at vi skal bli mer miljøvennlig, samtidig så er produksjon at litiumbatterier ekstremt energikrevende. Sånn at det slippes ut store mengder CO2 i produksjonsprosessen. Hvis du ser på CO2 utslipper fra produksjon av en elbil i forhold til produksjon av en diesel eller bensinbil, så slippes det ut mye mer CO2 ved produksjon av en elbil på grunn av batteriet. Det er det en jobb å gjøre med å kunne produsere batterier på en mer miljøvennlig måte.
Silvija: Det som er paradoksalt her er at vi kjøper mange flere elbiler og føler oss veldig rene, men gjennom den prosessen så har vi kanskje vært med på å forhåndsutslippe CO2.
Fride: En elbil skal kjøres en del kilometer før du går i null med en bensinbil. Nettopp på grunn av CO2-utslippene ved batteriproduksjonen.
Silvija: Hvis man ikke har en god måte å resirkulere batteri i tillegg så har vi en dobbel (?) på andre siden.
Fride: Her i Norge så har vi hovedsakelig vannkraft, men mange andre plasser i Europa og resten av verden så er det fremdeles store mengder kullkraft som brukes. Tenkt deg hvis du har en elbil som først er mer energikrevende å produsere og samtidig så lader du den på kullkraft, da vinner du kanskje ikke så mye på det likevel i forhold til en bensinbil.
Silvija: Vi kan ikke la være å kjøre elbiler for hvis vi gjør det så blir det ikke forsket på, men å satse på forskning og kanskje gjøre Norge verdensledende på nettopp den type problemstillinger. Store muligheter.
Fride: Det er nettopp derfor at det er så viktig at vi får inn flere fornybare energikilder som sol, vind, bølgekraft og så videre. Det er ikke alle land som er som Norge som kan satse på vannkraft.
Silvija: Vi har snakket om noen av dine prosjekter. Utrolig mye spennende. Det meste er batteri fokusert hvis jeg forstår det riktig?
Fride: Det meste, men jobber litt med andre ting og. Med blant annet lagring av varme som energi. Vi bruker noe kalles for phase change-materialer som faser overgangsmaterialer. Det er det samme som hvis du har is som smelter, i det isen smelter til vann så er det ekstremt mye energi som går med til smeltingen. Også når vannet fryser til is, så fryses det mye energi. Den energien kan utnyttes. Så finnes det også utrolig mange andre materialer som oppfører seg likt med forskjellige typer polymerer, salter og så videre. Vi jobber en del med å bruke det vi kaller for faseovergangs-materialer til å lagre energi.
Silvija: Noen konkrete prosjekter, noe som heter Freyr, hva er det?
Fride: Det er en oppstartsbedrift som heter Freyr. De har mål om å bygge gigafabrikk i Mo i Rana for å lagre battericeller. Nå i dag så produseres ca. 97 prosent av alle battericeller som brukes til elbiler, skip og båter i Asia. Hovedsakelig Kina, Sør-Korea og Japan. Det er grunnen til at vi må vente så lenge på elbilene våre fordi det er ikke nok tilgang på battericeller. Når skal Freyr bygge batterifabrikk i Mo i Rana og SINTEF er med å hjelpe dem for å realisere dette. Det er et kjempespennende prosjekt som jeg virkelig håper vi lykkes med.
Silvija: Jeg spurte deg om du har noen eksempler på teknologi eller forskning som inspirerer deg internasjonalt og du nevner faststoff-batterier. Man bruker keramisk materiale istedenfor elektrolytt, sa jeg det riktig?
Fride: Faststoff-atteri, det er mange som har hørt om det, men ikke vet hva det er for noe. Men faststoff-batteri betyr at du bytter ut det som er den flytende elektrolytten i dag med en fast elektrolytt. Du må fremdeles ha en elektrolytt, men istedenfor at det er flytende så er den i fast form.
Silvija: Batteriet kan ikke renne lenger.
Fride: Nei. Det er elektrolytten som er det store faremomentet i batteriet i dag. Det er den som gjør at du får eksplosjoner og at det begynner å brenne og så videre. Hvis vi kan bytte ut den med et fast materiale som et keramisk materiale, en polymer eller en blanding av de to, så får du et batteri som er mye sikrere og tryggere. Som også kan fungere ved høye temperaturer, så du har ikke problemer med at det varmes opp.
Silvija: Toyota jobber mye med dette?
Fride: Toyota har satset veldig mye forskningsmidler på å utvikle faststoff-batterier blant annet. Det er mange som jobber med det nå, men Toyota er en av de som virkelig har satsa på det.
Silvija: Hva tror du er relevant kunnskap for fremtiden?
Fride: Jeg tror alt som har med energilagring og bruk av energi kommer til å bli mer og mer aktuelt. Batterier kommer enda mer enn det er i dag, men og annen type for energilagring som jeg nevnte med bruk av overskuddsvarme. Det er store bedrifter i Norge i dag som Hydro og Elkem. Det er store varmeutslipp som ikke utnyttes. Det å kunne utnytte overskuddsvarme og se på energiutnyttelse ikke bare i små, konkrete systemer, men se det i store systemer. Det er ikke bare enkeltbygg, men nabolag og kanskje til og med byer for å kunne utnytte energien vi har på en mye bedre måte. Oppi alt det her så tror jeg at digitalisering, kunstig intelligens og robotisering kommer til å bli kjempe viktig.
Silvija: Jeg tenker at digitalisering blir et språk. Litt som engelsk, alle må kunne det så får vi se hva vi får gjort på toppen av det.
Fride: Det kommer til å gå hånd i hånd i all utvikling fordi skal vi effektivisere oss så må vi digitalisere mer. Det er det samme med robotisering og at roboter kommer inn mer og mer. I Norge så er det såpass dyrt, det er arbeidskraftig dyrt. Skal vi kunne konkurrere med det asiatiske markedet på en del ting så må vi kunne robotisere en del og bruke færre folk i en del situasjoner og heller mer roboter.
Silvija: Jeg tenker at vi må digitalisere, men vi må også være mer bevisste på hva og hvorfor. Hva synes du vi har god grunn til å være stolt av i Norge i forhold til din type forskning og arbeid?
Fride: Det er spesielt det med at vi er verdensledende innenfor elektrifisering av skip og båter. Det er ingen andre land som har kommet så langt som Norge. Vi er verdensmester i å kjøpe elbil, men det har ingenting med utviklingen å gjøre, det er bare at vi har hatt gode insentiver og vi er flinke til å kjøpe elbiler. Men vi har også bidratt til å sette elektrifisering av sjøtransport på agendaen. Det tror jeg er et område vi må jobbe for å holde oss i forkant på. Der er vi gode.
Silvija: Hva vil du anbefale at vi skal lese eller se?
Fride: Jeg er veldig glad i å lese Teknisk ukeblad. Hvis man vil holde seg oppdatert på hva som skjer innenfor teknollogiske ting, hvertfall hvis man ikke er ekspert innenfor alle områder. Fordi de skriver veldig mange fine artikler om det som har med batteri å gjøre, men også på masse andre ting. Jeg synes de har veldig mye bra stoff. Hvis man vil grave seg litt mer ned i batteriteknologi og lese mer og forstå batterier f.eks så bruker jeg ofte å henvise til en nettside som heter batteryuniversity som har veldig mye bra stoff.
Silvija: Litt nerdete.
Fride: Det høres litt nerdete ut, men den forklarer batteri på en forståelig måte uten at du er kjemiker.
Silvija: Den må jeg oppsøke.
Fride: Så finnes det en del internasjonale nettsider som har mer aktuelt stoff på elbiler f.eks.
Silvija: Har du et sitat?
Fride: Beste måten å forutsi fremtiden på er å skape den. Det er kanskje mitt favorittsitat.
Silvija: Det med at man forstår at det er masse aktive valg som er opptil oss som bestemmer den fremtiden som vi går inn i.
Fride: Absolutt.
Silvija: Hvis man skal huske én ting fra samtalen vår?
Fride: Elektrifisering kommer om vi vil eller ei, og det kommer på alle områder. Vi må bare følge med i timen på utviklingen innenfor ikke bare batteriteknologi, men alle type energilagringer. Det tror jeg kanskje er det viktigste. Følg med, batteri kommer for å bli.
Silvija: Fremtiden er elektrisk og batteridrevet.
Fride: Det tror jeg.
Silvija: Fride Vullum-Bruer, forsker ved SINTEF energi, tusen takk for at du kom til oss i Lørn og lærte oss masse om batteri og fremtidens energisystemer.
Fride: Takk.
Silvija: Takk til dere som lyttet.
LØRN AS, c/o MESH,
Tordenskioldsgate 2
0160 Oslo, Norway
Bibliotek
Om LØRN
© 2024 LØRN AS