Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Fra minus til plus – ny magnetteknologi løfter grøn strøm

Der er magneter i stort set al moderne elektrisk udstyr. Men de nuværende versioner er ofte baseret på miljøbelastende metaller. Lektor Mogens Christensen forsker i en ny og renere magnetteknologi – en forskning, der også åbner nye muligheder for at udnytte og lagre strøm. Hør mere i podcasten nedenfor.

04.02.2020 | Dorthe Lundh

To mænd står ved en kasse med magneter i et fabrikslokale.

Mogens Christensen (tv) forsker i at udvikle mere effektive og bæredygtige magneter. Det gør han bl.a. i samarbejde med udviklingschef Peter Kjeldsteen (th) fra firmaet Sintex. De sorte ringe på billedet er magneter til elmotorer. Foto: Dorthe Lundh

Elektromagnetismen, som H.C. Ørsted opdagede i 1820, er forudsætningen for køleskabet, telefonen og alle andre apparater, der gør vores hverdag bekvem.

Selv om magnetteknologien de seneste 50 år har udviklet sig i en grad, så alt fra tandbørster til biler findes i elektriske versioner, er der en række uhensigtsmæssigheder i den nuværende teknologi. Ikke mindst i relation til den grønne omstilling.

Mogens Christensen, lektor ved Institut for Kemi på Aarhus Universitet, forsker derfor målrettet på at udvikle en ny magnetteknologi. ”En af udfordringerne i flere af de magneter, vi bruger i dag, er materialet, de er lavet af. Kraftige magneter, som sidder elbiler og en lang række andre applikationer er baseret på Neodym. Men grundstoffet er et sjældent jordartsmetal og udvindingen belaster miljøet. Desuden sidder Kina på næsten hele markedet, hvilket er handelspolitisk sårbart. Derfor tager vores teknologi udgangspunkt i mere bæredygtige grundstoffer som for eksempel jern og strontium.”

Alene udsigten til at blive uafhængig af kinesiske metalleverandører, vil generere en global efterspørgsel på den nye magnetteknologi, forudser Mogens Christensen.

Når laboratorium møder fabrik

Der er dog en lang række nødder, der skal knækkes på vejen. Vægt og masse er to af dem. For hvis de nye magnettyper skal være et teknologisk fremskridt, må de hverken veje mere eller fylde mere end de nuværende, og det er en udfordring, hvis de samtidig skal være lige så kraftige.

”En del af arbejdet i laboratoriet handler om at få krystallerne i vores materialer til at vende samme retning, for at opnå den ønskede magnetiske effekt. Det er ikke helt trivielt,” fortæller lektoren.

For at kunne teste materialets egenskaber er den kemiske forskergruppe afhængig af gode erhvervspartnere. Virksomheden Sintex er en af dem. Som et selskab i Grundfos-koncernen producerer fabrikken blandt andet magneter, der bruges til pumper over hele verden.

Sintex bidrager til forskningsprojektet ved blandt andet at presse og teste materialer fra universitetets laboratorium.

”Når Mogens Christensen og hans gruppe vurderer, at de har et materiale i pulverform, der er interessant at gå videre med, får vi pulveret og presser det i skiver på vores maskiner,” fortæller Sintex’ udviklingschef, Peter Kjeldsteen.

I den fase bliver det ofte tydeligt, at laboratorium og fabrik arbejder med forskellige skalaer. Universitetets kemikere betegner et gram materiale som en relativ stor mænge, mens de på fabrikken betragter et kilo som ganske lidt. Derfor er der brug for parternes indbyrdes kreativitet for at producere prototyper af de nye magneter. Indtil videre er det lykkes.

Peter Kjeldsteen har særlige forventninger til den nye magnetteknologi:

”På Sintex er vi særligt motiverede for at kunne udfylde det hul, vi ser i markedet. I dag er der de dyre og kraftige, high end neodymmagneter og de billige, low end ferritmagneter, hvor man så skal bruge mere materiale for at opnå den ønskede effekt. Hvis vi kan tilbyde en mellemvare, åbner det for et kolossalt marked i en lang række produkter,” forudser udviklingschefen.

Magneter reducerer strømtab

Ifølge Mogens Christensen kan den nye magnetteknologi ikke alene effektivisere eller minimere nuværende elektromotorer. Potentielt kan den også erstatte batterier og den måde, vi lagrer energi på.

”Vi arbejder på at forbedre det, der hedder svinghjulsteknologien. Her konverterer man strøm til kinetisk energi ved at lade en elmotor spinne svinghjulet op til 30-50.000 omdrejninger i minuttet, lidt ligesom når en pottemager sætter sin drejebænk i bevægelse. Når man så skal bruge strøm, lader man svinghjulet drive en dynamo, som sender elektriciteten ud i nettet. En af fordelene ved den teknologi er, at der ikke friktion, og dermed reduceres strømtabet. En anden fordel er, at svinghjulet meget hurtigt kan aflade,” forklarer Mogens Christensen og fortsætter:

”Man vil for eksempel kunne lade en elbil op på ganske få minutter ved hjælp af svinghjulsteknologien. I dag har bilens batteri dog ikke kapacitet til at blive ladet op så hurtigt”.

Med en opgraderet svinghjulsteknologi vil det være muligt at udnytte strøm fra grønne energikilder bedre, end vi gør i dag, vurderer forskeren.

”I øjeblikket udnytter vi ikke strøm fra vindmøller og solceller optimalt. Der et stort tab, når vi vil lagre strømmen til dage, hvor det ikke blæser eller solen ikke skinner. Det tab arbejder vi på at kunne mindske med svinghjul baseret på den nye magnetteknologi,” siger han.

Implementeringen venter lige om hjørnet, forventer Mogens Christensen:

”Mit bud er, at om fire-fem år vil eksempelvis solcelleanlæg kunne lagre strøm ved hjælp af svinghjul, der er baseret på vores magnetteknologi. I første omgang vil det være nogle ret specifikke applikationer, men hvis der kommer en tilstrækkelig stor investering, kan udviklingen og udbredelsen hurtigt tage fart derfra.”


Kontakt

Lektor Mogensen Christensen,
Institut for Kemi
Aarhus Universitet

Mail: mch@chem.au.dk
Mobil:  6177 7451

Faculty of Natural Sciences, Bæredygtighed