Zapomeňte na staré baterie. Zde přichází revoluce ukládání energie

staré baterie

Požadavky na energii z rozvojových zemí se podle americké Úřadu pro informace o energii budou mezi dnem a 2040 zvýšit o 10 procent. Do tohoto roku budou využívat 65 procent celosvětových dodávek energie na světě.

energie

Přestože lze rychle přijímat nové technologie obnovitelných zdrojů energie, základní energetická infrastruktura v rozvojovém světě zaostává

 

Výsledkem je, že dodávky energie jsou zrovna tak spolehlivé. A to je problém. „Na některých místech máme nemocnice s 12 hodinami výpadků denně,“ říká Enass Abo-Hamed, generální ředitel a spoluzakladatel úložiště H2GO pro ukládání vodíku.

Pokud by elektřina mohla být uložena přímo na místě, kdyby byla potřeba, výpadky by byly mnohem méně časté. Ale náklady na stávající technologii akumulátorů jsou příliš vysoké. Abo-Hamed a její kolegové pracují na inovativním způsobu ukládání vodíkového plynu, který může být spalován v palivových článcích. Systém používá nanomateriály k vytvoření částečně pružné houby, která je schopna zachytit atomy vodíku v pórech. Plyn lze později uvolnit zahříváním konstrukce.

„Jakmile dosáhnete požadované teploty, struktura se zdeformuje a uvolní vodík,“ říká Abo-Hamed. Je to trochu jako vytlačování korků z lahví. Ale nejprve musíte dostat vodík. Od rozdělení molekul vody (H2O) na vodík a kyslík. H2GO bude pro tento proces používat vodní elektrolyzér. Abo-Hamed říká, že na základě jejich výpočtů by například středně velká nemocnice v subsaharské Africe potřebovala asi 50 litrů vody za hodinu. Přibližně 80 až 90 procent tohoto zdroje je vráceno po spálení vodíku, aby se dosáhlo výkonu, a lze jej proto znovu použít.

Tým H2GO nyní pracuje na vývoji levnějšího materiálu, který napodobuje mechanické chování svého prototypu, takže technologie může být cenově dostupná pro kupující v rozvojových zemích. Nehledě na řešení na bázi vodíku, obrovská část světové elektřiny je generována konvenčním způsobem. A mnoho distributorů jednoduše potřebuje levnější a spolehlivější způsob ukládání.

David Howey z Oxfordské univerzity poukazuje na to, že lithium-iontové baterie, které víceméně podmanily svět, mají stále mnoho nedostatků. „To, co víme z testování v laboratoři, je, že můžeme vzít deset buněk od stejného výrobce, stejným způsobem a časem se rozšíří – nebudou se chovat stejným způsobem, „říká.

nabít

Tato variabilita je znepokojující, pokud plánujete investovat do velkých lithiových iontů

A hustota energie lithia iontů – kolik energie může být zabaleno do určitého objemu – je v současné době omezené. Proto jsou dnes velké elektromotory vložené do elektrických vozidel.

Howey říká, že existuje řada alternativních bateriových technologií, včetně lithiových kovových konstrukcí. Ty slibují vyšší kapacity, ale většina z nich je experimentální a čelí svým vlastním výzvám, pokud jde o to, že se stanou komerčně životaschopnými.

Náklady na výrobu jsou také obavy, pokud jde o výrobu větších lithiových iontových baterií, které by mohly být použity, například, k uskladnění energie pro budovu nebo skupinu budov v sousedství. Nicméně Ming Chiang, profesor na MIT, strávil léta práce na nových návrzích baterií. Nebyl to vždycky úspěšný – jeden podnik, A123, utrpěl bankrot v roce 2012. Ale doufá v mnohem lepší výsledky s 24M, který vyvinul „polotuhou“ lithium-iontovou baterii, kterou si myslí, že by mohl být ideální pro aplikace pro ukládání do sítě.

V běžných lithium-iontových bateriích se několik vrstev materiálu zpracovává a vytváří dohromady

Avšak v designu 24M se k výrobě robustních elektrod používá směs těsta a polotuhé směsi. „Namísto baklavy máme mouky,“ říká Chiang. „Méně, tlustší, měkčí vrstvy.“ Výsledkem je baterie, která používá menší rozsah materiálů, má až o 25% vyšší energetickou hustotu a je odolnější vůči deformaci než ostatní lithium-iontové baterie. „Náš design má o 25 až 30 procent nižší cenu materiálů než běžná lithium-iontová baterie,“ dodává.

Chiang neplánuje vyrábět a prodávat své baterie přímo firmám, které je chtějí dát do svých zařízení. Namísto toho zamýšlí povolit vlastní výrobní technologii společnostem; Největším investorem společnosti 24M je například bývalá národní ropná společnost Thajska, PTT.

Ale Chiang má i jiné nápady. Vyvíjí průtokovou baterii na bázi síry, ve které ionty protékají přes membránu mezi anodou obsahující síru a katodou. Při vypouštění energie je tok iontů umožněn oxidací sloučenin síry v anodě. „Krása síry je vyráběna jako vedlejší produkt rafinace,“ říká.

„V současné době jsou zásoby síry z důvodu rafinace přírodního oleje a plynu obrovské, pokud jde o skladování, které by z nich mohlo potenciálně vzniknout.“ Samostatný start založený společností Chiang, společnost Baseload Renewables, vyvíjí tuto technologii síry s bateriemi naději, že by mohla být v rozvojových zemích využívána k uchovávání energie po celé dny nebo dokonce měsíce. Tímto způsobem by mohlo být zajištěno základní dodávky energie do místních elektrických sítí. Baseload Renewables bylo právě vybráno pro získání investice z akcelerátoru MIT The Engine.

Vzhledem k tomu, že se obnovitelné zdroje rozvíjejí, dodávky energie jsou nadále zbytečné, budou mít zásadní význam lepší skladovací technologie. Závod je zaměřen na zjištění toho, kdo to může udělat nejúčinněji a za nejvýhodnější cenu.