SENSE

The share of renewables in the energy mix is expected to double until 2030 to meet climate goals and to reduce the dependence from fossil fuels. However, the highly variable output of wind and solar generators poses challenges to the grid and can affect adversely power quality, rising issues such as grid frequency, voltage fluctuations, flicker, harmonics and effects on main signaling.
To further contribute to reducing GHG emissions, the electrification of the maritime travel and more specifically ferries is starting to take off. However, the electrification of EU ferries is still facing important barriers, with the main barrier consisting of providing high power in short time to charge the ferry, without overloading the grid.
High power storage systems represent the solution to overcome the problems of power quality in electricity grids, which are caused by the variable renewable energy production, and for quick charging of electrical ferries. However, the current solutions in the market have key limitations: (i) Main storage solutions for short-term variations consist of high-power Li-ion batteries, supercapacitors and flywheels. However, high-power Li-ion batteries have lower efficiency and limited lifetime, supercapacitors’ limited storage capacity limits their capability to provide active power and flywheels have very fast self-discharge and limited lifetime; (ii) Li-ion batteries are currently the leading technology for charging ferries and are also evaluated for frequency regulation in several pilot projects. However, Li-ion batteries have low power capability which means they need to be oversized for power applications, safety concerns, low tolerance to abuse and limited operating window for temperatures below 10ºC. This strongly limits their application for frequency regulation and for quick charging of ferries.
The overall objective of the SENSE project is to develop, demonstrate and commercialize high power storage systems that clearly outcompete the abovementioned solutions. The SENSE frequency regulation system (to be developed and commercialized by the project leader KKWS) and the SENSE Mega Charger (to be developed and commercialized by PowerCon) will be based on novel, safe, cost-effective and sustainable storage cells that combine the benefits of Li-ion batteries and supercapacitors. The Li-ion capacitor cells (LiC cells) have been developed by the SME partner Beyonder, which will adapt and upscale the LiC cells for the frequency regulation system and the Mega charger. The LiC cells will allow to develop disruptive storage systems that surpass competing technologies in terms of power, energy, lifetime, safety, energy efficiency, self-discharge and cost. AAU will contribute to the SENSE project by bringing leading expertise in battery research to ensure high performance and lifetime of the LiC cells.


Andelen af vedvarende energi forventes at fordobles frem til 2030 for at imødekomme klimamål og reducere afhængigheden af fossile brændstoffer. Den varierende produktion fra vind- og sol-energikilder udgør imidlertid udfordringer for ledningsnettet og kan have en negativ effekt på strømkvalitet og ledningsfrekvens, samt medføre spændingsudsving, harmonisk forvrængning, flakken, og påvirkning af hovedsignalet.
For videre at bidrage til reduktion af udledning af drivhusgasser er elektrificering af maritim transport, og især færger ved at finde indpas. Elektrificeringen af færger i EU møder dog stadig forhindringer, hvoraf levering af stærk strøm på kort tid for at lade færgen op uden samtidigt at overbelaste ledningsnettet er den største udfordring.

Systemer til lagring af stærkstrøm er løsningen på problemer med strømkvaliteten i ledningsnet, som er forårsaget af den varierende produktion af vedvarende energi, samt til hurtig opladning af elektriske færger.

Markedets nuværende tilgængelige løsninger har dog væsentlige begrænsninger: (i) De primære lagringsløsninger for korttidsvariationer består af superkondensatorer og svinghjul. Mens superkondensatorernes begrænsede lagringskapacitet begrænser deres evne til at levere aktiv strøm, selv-aflader svinghjul meget hurtigt og har begrænset levetid; (ii) Li-ion batterier er den nuværende førende teknologi til opladning af færger, og evalueres også som support af ledningsnettet i flere pilotprojekter. Li-ion batterier har dog relativ lav ydeevne, udgør sikkerhedsvanskeligheder, har lav tolerance for misbrug, samt et begrænset funktionsvindue for temperaturer under 10ºC. Dette begrænser væsentligt brugen af disse til forbedring af strømkvalitet og til hurtig opladning af færger..

Det overordnede formål med projektet SENSE er at udvikle, demonstrere og kommercialisere stærkstrøms-lagringssystemer, som klart kan udkonkurrere de førnævnte løsninger. SENSE vedvarende energi ledningsnet-supportsystem (som udvikles og kommercialiseres af projektlederen KKWS) og SENSE Mega Charger (som udvikles og kommercialiseres af PowerCon) baseres på nye, sikre, omkostningseffektive og bæredygtige lagringsceller, som kombinerer fordelene af Li-ion-batterier med superkondensatorer. Li-ion-kondensatorcellerne (LiC-celler) er udviklet af SME-partneren Beyonder, som vil tilpasse og opskalere LiC-cellerne til ledningsnet-supportsystemet og Mega charger. LiC-cellerne vil muliggøre udviklingen af banebrydende lagringssystemer og overgå konkurrerende teknologier med hensyn til styrke, energi, sikkerhed, energi-effektivitet, selv-afladning og omkostninger. AAU vil bidrage til SENSE med ledende ekspertise indenfor batteriforskning, og derved sikre LiC-cellernes høje ydeevne og lange levetid.