Vad är ett batteri, och varför är lagring svårt?

År 1938 låg det ett helt rum under Enskede telefonstation i Stockholm som bara innehöll batterier.⁹ Stora glasburkar på en trähylla, var och en numrerad med en emaljbricka och kopplad till nästa, med blyplattorna synliga genom glaset.⁹ Rummets uppgift var att hålla stationen igång när elnätet svek.

Bilden visar exakt det som EU:s batteriförordning i dag räknar upp i sin definition av en battericell: elektroder, elektrolyt, behållare, poler och i tillämpliga fall separatorer, med aktiva material vars reaktion genererar elektrisk energi.⁶ Ett batteri omvandlar alltså kemisk energi till elektrisk energi i en behållare. I ett laddningsbart batteri kan reaktionen drivas tillbaka när batteriet laddas.

Laddningsbara batterier är inte nya. Enligt Tekniska museet tog svensken Waldemar Jungner patent på ett laddningsbart batteri 1899, och år 1900 provkördes en bil med hans batteri på Stockholms gator nästan 150 kilometer i sträck utan att laddas om.^{11, 12} Att det ändå tog över hundra år innan elfordon blev vanliga är precis vad faktorn ovan förutsäger: bensinen bar mer energi per kilo, och det avgjorde.^{4, 11}

Den här artikeln förklarar delarna, räknar hur mycket energi som får plats i dem, och visar varför Sveriges största energilager inte är ett batteri alls. Var elen kommer ifrån räknas i S4:E1 Clean Energy.

Delarna

En cell har två elektroder, anod och katod, med en elektrolyt emellan och oftast en separator som hindrar dem från att röra vid varandra.^{6, 13} Vid urladdning vandrar joner genom elektrolyten från den ena elektroden till den andra, medan elektronerna tvingas gå den yttre vägen genom den apparat som ska drivas.¹³ Vid laddning drivs samma reaktion baklänges.¹³

Kemin avgör egenskaperna. Den variant som saknar nickel och kobolt är mer brandsäker och håller för fler laddningscykler, men bär omkring 20 procent mindre energi per kilogram än den variant som innehåller dem.^{7, 13} Det är en verklig avvägning, inte en brist som väntar på att åtgärdas.

Förordningens bilaga räknar också upp de sätt ett batteri kan gå sönder på, bland annat dendritbildning inuti cellen och termisk rusning som sprider sig från cell till cell.⁶ Det är skälet till att batterirum har egen ventilation och egna brandregler, både 1938 och i dag.⁶

En litiumjoncell har fyra huvuddelar. Katoden och anoden lagrar litiumjonerna, separatorn hindrar dem från att kortslutas mot varandra, och elektrolyten transporterar jonerna mellan dem.^{6, 13} Det är samma fyra funktioner som fanns i glasburkarna 1938, med andra material.

Hur den svenska batteriflottan ser ut

Statistiken delar batterierna i fyra storleksklasser, och en av dem är tom.^{1, 14} Anläggningar under 1 megawattimme hade tillsammans 87 megawatt och 99 megawattimmar.¹⁴ Klassen 1 till 10 megawattimmar hade 185 megawatt och 182 megawattimmar.¹⁴ Klassen över 10 upp till 100 megawattimmar hade 280 megawatt och 286 megawattimmar.¹⁴ Klassen över 100 megawattimmar var tom: inget enskilt nätanslutet batteri i Sverige översteg den storleken 2024.¹⁴

Uthålligheten är dessutom densamma i varje klass, mellan 0,98 och 1,14 timmar.¹⁴ Det är samma tal överallt, oavsett storlek, vilket säger något om vad anläggningarna är byggda för.

Varför tanken vinner på vikt

Två tal ur två databaser förklarar det mesta. Ett kilogram bensin bär 12,13 kilowattimmar enligt Energimyndighetens egna värmevärden.⁴ Ett kilogram litiumjoncell bär mellan 0,09 och 0,30 kilowattimmar.^{7, 13} Det är en faktor på mellan 40 och 135.^{4, 7}

Den jämförelsen är dock inte hela sanningen, och den ärliga halvan hör till. Bara 12 till 30 procent av bensinens energi når vägen i en förbränningsmotor, enligt det amerikanska energidepartementet och miljömyndigheten.⁸ Räknat på det som faktiskt blir rörelse, och mot den energitätaste litiumjoncellen, krymper faktorn till mellan ungefär 5 och 12.^{4, 7, 8}

Även den mindre faktorn förklarar mycket. Den är skälet till att en elbil är tyngre än en bensinbil, att flyg är svårare än bil, och att ett nätbatteri byggs för en timme och inte för en vecka.

Diesel ligger nära bensin med 12,02 kilowattimmar per kilogram.⁴ Åt andra hållet ligger det blysyrabatteri som stod i källaren 1938 på 35 till 40 wattimmar per kilogram, alltså omkring 300 gånger mindre än bensin.^{4, 15} Litiumjontekniken har flyttat gränsen ordentligt, men inte i närheten av bränslets nivå.

Sveriges två lager

Sverige har omkring 900 vattenkraftanläggningar i elstatistiken, med magasin som tillsammans rymmer 33,7 terawattimmar.^{3, 16} Landets samtliga nätanslutna batterier rymmer 567 megawattimmar och har en sammanlagd effekt på 551 megawatt.^{1, 14}

Skillnaden i effekt är knappt trettio gånger.^{14, 16} Skillnaden i lagrad energi är nästan sextio tusen gånger.^{3, 14} Det beskriver inte batteriernas nackdel. Det beskriver vad ett batteri är, alltså ett effektmedel snarare än ett energimedel. Och det gör den svenska situationen ovanlig. Sverige har redan enorm lagring. Den byggdes för hundra år sedan och den är gjord av vatten.

Magasinen är dessutom sällan fulla. I vecka 35 år 2026 innehöll de 24 559 gigawattimmar, alltså en fyllnadsgrad på 73,2 procent.³ Medelvärdet för perioden 1960 till 2025 är 80,6 procent.³ Talet 33,7 terawattimmar är alltså ett tak och inte ett normalläge.³

Anläggningarnas antal säger något annat om systemet. Vattenkraften har omkring 900 anläggningar i elstatistiken, kärnkraften tre, och solkraften 293 019.¹⁶ Samma elsystem rymmer alltså både enstaka mycket stora anläggningar och hundratusentals mycket små.

Förhållandet mellan de två kvoterna är själva poängen. Energikvoten är ungefär 2 000 gånger större än effektkvoten.^{3, 14, 16} Ett batteri kan alltså vara jämförbart med vattenkraften i det ena avseendet och ojämförbart i det andra, och vilket avseende som gäller beror på frågan.

Räknat på ett annat sätt: fulla magasin skulle vid vattenkraftens hela installerade effekt räcka i 2 071 timmar, alltså 86 dygn.^{3, 16} Batteriflottan skulle vid sin fulla effekt räcka i drygt en timme.¹⁴

Vad batterierna faktiskt gör

Batteriflottans uthållighet går att räkna direkt: 567 megawattimmar delat med 551 megawatt blir 1,03 timmar.¹⁴ Hela Sveriges nätbatteriflotta kan alltså leverera sin fulla effekt i drygt en timme. Samma sak gäller inom varje storleksklass, med 1,14, 0,98 och 1,02 timmar.¹⁴

Reserverna som nätet efterfrågar

Det är ingen slump. Svenska kraftnät köper reserver som ska hålla frekvensen i nätet, och ingen av de marknaderna efterfrågar mer än en timme.^{5, 17} Den snabbaste heter FFR och kräver att effekten är på plats 0,7 sekunder efter att frekvensen fallit till 49,5 hertz, och att den håller i 30 sekunder.^{5, 17}

På den marknaden har vattenkraften noll megawatt förkvalificerat utbud.¹⁸ Energilagren har 960 av 1 100 megawatt, alltså 87,3 procent.¹⁸ På den långsammaste reserven är förhållandet det omvända: energilagren har 8,2 procent och vattenkraften 70,7.¹⁸

Batteriflottan är alltså byggd för att passa de marknader som finns. Sveriges grundläggande behov av den snabbaste reserven är upp till 113 megawatt för 2026, och det förkvalificerade utbudet från energilager ensamt är 8,5 gånger så stort.^{18, 19}

Varför varje teknik passar sin ände

Reserverna är sex till antalet och skiljer sig i hur snabbt effekten ska vara på plats och hur länge den ska hålla.^{5, 17} Den snabbaste kräver 0,7 sekunder och 30 sekunders uthållighet.¹⁷ Den långsammaste ger flera minuter på sig men kräver att effekten kan hållas betydligt längre.¹⁷ Mellan dem ligger fyra produkter med krav däremellan.^{5, 17}

Ett batteri passar den snabba änden av skalan därför att det svarar omedelbart och inte behöver starta något. En vattenkraftturbin passar den långsamma änden därför att den kan gå i timmar. Att fördelningen mellan resurstyperna ser ut som den gör beror på vad marknaderna efterfrågar, inte på tekniken själv.

Regelverket

EU:s batteriförordning från 2023 är ovanligt konkret för att vara en rättsakt. Den har 96 artiklar, 15 bilagor och 68 numrerade definitioner enbart i artikel 3, och den tillämpas sedan den 18 februari 2024.⁶ En av de tyngre bestämmelserna, kravet på att bärbara batterier ska gå att ta ur och byta själv, börjar gälla först den 18 februari 2027.⁶

Förordningen sätter också gränser för vad som får finnas i ett batteri: högst 0,0005 viktprocent kvicksilver i alla batterier, högst 0,002 viktprocent kadmium i bärbara batterier och högst 0,01 viktprocent bly i bärbara batterier sedan den 18 augusti 2024.⁶

Den andra halvan av varför lagring är svårt

Den första halvan är att energitätheten är låg. Den andra är att det man ändå lyckas packa in är brandfarligt.

EU:s batteriförordning kräver i artikel 12 att stationära batterienergilagringssystem ska vara säkra under normal drift och användning, och att den tekniska dokumentationen visar att de provats mot säkerhetsparametrarna i bilaga V.⁶ Bilagan innehåller elva parametrar, bland dem termisk chock och temperaturcykling, skydd mot extern kortslutning, mot överladdning, mot överurladdning, mot överhettning och mot värmespridning, samt provning av mekanisk skada, intern kortslutning, termisk belastning, brand och gasutsläpp.⁶

Lagtexten beskriver mekaniken utan omskrivningar. Om intern kortslutning skriver den att förekomsten av sådana är ett av batteritillverkarnas största bekymmer, att den kan leda till utluftning, termisk rusning och gnistor som antänder elektrolytångor, att den kan utlösas av tillverkningsfel, orenheter i cellerna eller dendritisk tillväxt av litium, och att den orsakar de flesta säkerhetsincidenterna.⁶ Om värmespridning skriver den att en termisk rusning i en cell kan orsaka en kaskadreaktion genom hela batteriet.⁶

Också hanteringen av förbrukade batterier är reglerad i detalj. Förbrukade litiumbaserade batterier ska enligt bilaga XII skyddas mot värme, vatten och krossning, förvaras i sin normala installationsriktning på en väl ventilerad plats och vara övertäckta med högspänningsisolering i gummi.⁶

Vad som säljs och vad som kommer tillbaka

Naturvårdsverket är statistikansvarig myndighet för sålda och insamlade batterier, och talen för 2024 bär två skilda berättelser.¹⁰

Bärbara batterier är ett moget system. Under 2024 såldes 8 383,5 ton och samlades 3 915,4 ton in.¹⁰ EU:s insamlingsmål enligt batteriförordningen är 63 procent till utgången av 2027 och 73 procent till utgången av 2030.⁶

Industribatterier av litiumtyp ser helt annorlunda ut. Under 2024 såldes 40 118,5 ton och samlades 498,0 ton in, alltså 1,24 procent av den sålda mängden.¹⁰ Skälet är att de flesta ännu sitter i bruk. Serien över såld mängd är i sig anmärkningsvärd: 28,4 ton 2010, 1 571,6 ton 2015, 17 678,7 ton 2020, 52 247,2 ton 2023 och 40 118,5 ton 2024.¹⁰ Talet steg alltså med en faktor på ungefär 1 400 på fjorton år, och föll sedan med 23,2 procent mellan 2023 och 2024.¹⁰

Vad talen inte säger

Talet 551 megawatt ska läsas som ett golv, inte som en exakt nivå.¹⁴ SCB:s siffra avser 2024, medan Svenska kraftnät hade 960 megawatt energilager förkvalificerade för den snabbaste reserven ensam i juli 2026.¹⁸ Anläggningarna byggs snabbare än statistiken hinner räknas.

Magasinsvolymen 33,7 terawattimmar kommer från branschorganisationen och inte från en myndighet.³ Redaktionen har inte funnit något myndighetsdokument som anger den totala svenska magasinsvolymen i terawattimmar, och talet bör läsas med det förbehållet.³

Och effekt och energi är två olika saker som mäts i två olika enheter. Megawatt är hur mycket som kan levereras i ett givet ögonblick, megawattimmar är hur mycket som finns lagrat. Förväxlingen mellan dem är den vanligaste i hela ämnet, och den är skälet till att ett batteri och ett vattenmagasin kan se jämförbara ut i den ena enheten och vara ojämförbara i den andra.

Nästa episod är S4:E3 Water, om var vattnet kommer ifrån, vad det kostar och var det tar slut.

Utbildning, inte rådgivning.