Baterie przyszłości!

Każdy zna baterie, większość używa ich na co dzień. Są obecne we wszelkiego rodzaju elektronice użytkowej od zegarków, laptopów i telefonów komórkowych. Kiedy większość myśli o baterii, przychodzi na myśl zwykła bateria chemiczna AA, taka, jaką można włożyć do latarki lub pilota telewizyjnego. Jednak ten rodzaj technologii jest znacznie bardziej rozpowszechniony. Baterie mogą występować w wielu formach i są szeroko stosowane w przemyśle wytwórczym i magazynowym do zarządzania energią elektryczną w sieciach. W rzeczywistości technologia baterii prawdopodobnie będzie kluczowym czynnikiem rozwoju technologii energii odnawialnej w nadchodzących latach.

Wynika to z dziwactwa związanego z energią odnawialną. W przeciwieństwie do innych źródeł energii, które można włączać i wyłączać w zależności od potrzeb, wytwarzanie energii odnawialnej jest uzależnione od pogody, jeśli warunki pogodowe są złe, energia elektryczna nie jest wytwarzana. Dotyczy to szczególnie energii słonecznej, która wytwarza energię tylko w ciągu dnia, a żadnej w nocy. Prowadzi to do problemu z bilansowaniem mocy, energia elektryczna jest wykorzystywana przez cały dzień i noc, więc musi być wytwarzana przez sieć, aby zaspokoić zapotrzebowanie.

System całkowicie odnawialny nie spełniłby tego wymogu, ponieważ wytwarzanie energii pojawia się i znika. Potrzebny jest system do gromadzenia energii wytworzonej w ciągu dnia i jej dystrybucji w razie potrzeby. Tu właśnie pojawiają się baterie. Duże zestawy baterii mogą przechowywać energię elektryczną i uwalniać ją w razie potrzeby. Systemy tego typu są już w użyciu. W ramach australijskiej sieci zbudowano duże banki akumulatorów litowo-jonowych do przechowywania nadmiaru energii. Banki są obecnie w okresie próbnym, aby przetestować ich skuteczność.

Baterie litowo-jonowe są obecnie najpopularniejszą formą baterii w przemyśle, są to baterie powszechnie stosowane w telefonach komórkowych, elektronice użytkowej oraz pojazdach elektrycznych. Dzieje się tak, ponieważ są one w tej chwili najlepszym dostępnym rozwiązaniem dla tych aplikacji. Mają jednak pewne wady, szczególnie jeśli chcesz je zastosować do magazynowania energii elektrycznej w sieci na dużą skalę, na co patrzymy dzisiaj. Materiały potrzebne do produkcji baterii są trudne do zdobycia, ponieważ są one głównie wydobywane w krajach afrykańskich o złych etycznych praktykach pracy, co prowadzi do znacznej eksploatacji w przemyśle wydobywczym litu.

https://www.energy.gov/eere/articles/how-does-lithium-ion-battery-work

Te problemy związane z pozyskiwaniem materiałów powodują również, że baterie litowo-jonowe są drogie w produkcji, więc jednostka magazynowania energii elektrycznej na wydany funt, innymi słowy opłacalność, jest niska. Wreszcie baterie te mogą mieć pewne problemy ze stabilnością, ponieważ kilka baterii powoduje pożary na dużą skalę w australijskich ośrodkach testowania baterii, gdy baterie się przegrzają. Tak więc, chociaż te baterie doskonale nadają się do wielu urządzeń elektroniki użytkowej, nie są tak dobre do przechowywania energii elektrycznej na dużą skalę.

Więc jakie są alternatywy? Jest oczywiście tradycyjny sposób przechowywania energii elektrycznej… woda! Tamy hydroelektryczne są na całym świecie i są wypróbowaną i prawdziwą metodą magazynowania i uwalniania energii elektrycznej. Podczas szczytowego wytwarzania energii woda jest pompowana do zbiornika, a gdy potrzebna jest energia elektryczna, woda jest uwalniana ze zbiornika i przechodzi przez turbinę, wytwarzając energię elektryczną. Ten system był używany od setek lat w takiej czy innej formie, więc jest bardzo niezawodnym sposobem przechowywania dużych ilości energii. Ma to jednak duży minus, a mianowicie przestrzeń i inwestycje wymagane do zbudowania tak dużego projektu. Tego rodzaju projekt ogranicza się również do określonej geografii wymagającej dużych wzniesień i górskich krajobrazów.

Technologia baterii potrzebuje innowacji, na szczęście opracowywanych jest wiele nowych pomysłów na technologię baterii, aby spróbować wypełnić tę lukę na rynku. Ekscytujący nowy start-up z Edynburga opracowuje technologię w podobnym duchu do omawianych przez nas elektrowni wodnych z napędem grawitacyjnym, podnosząc ciężki ciężar zamiast wody. Gravitricity zbudowało stanowisko testowe dla tej nowej technologii w Prince Albert Dock, Forth, aby uzyskać obiecujące wyniki! Ostatecznym celem firmy jest modernizacja nieczynnych kopalń węgla w Wielkiej Brytanii w długie szyby w celu podnoszenia i obniżania dużych ciężarów do przechowywania i uwalniania energii elektrycznej.

https://www.energylivenews.com/2021/03/10/gravity-energy-storage-project-lifts-off-in-edinburgh/

Teraz do innego rodzaju energii… termicznej! Naukowcy z wielu instytucji na całym świecie badają rozwój baterii termicznych. Baterie te podgrzewają materiał, gdy jest nadmiar energii elektrycznej i przekształcają to samo ciepło w energię elektryczną do wykorzystania, gdy dostępna jest mniejsza ilość energii. Wersje tej technologii o wysokiej specyfikacji wykorzystują stopione sole, podgrzane do ponad 1000 stopni Celsjusza jako materiał do magazynowania ciepła. Systemy takie jak ten są bardzo obiecujące jako metoda magazynowania energii, ale nadal borykają się z problemami z przemieszczaniem stopionych soli w celu wytworzenia z nich energii elektrycznej.

W Finlandii zainstalowano wersję tej technologii o niższej specyfikacji. System, we współpracy z lokalną wioską, podgrzewa zwykły piasek do 500 stopni Celsjusza przy użyciu odnawialnych źródeł energii. Ta zmagazynowana energia może być następnie wykorzystywana przez cały rok do stałego ogrzewania lokalnych domów (szczególnie ważny czynnik podczas mroźnych zim w Finlandii). Weryfikacja koncepcji instalacji pilotażowej jest szczególnie ekscytująca, ponieważ jest to niezwykle tani sposób przechowywania energii elektrycznej i można ją łatwo zintegrować z lokalnymi społecznościami, zapewniając możliwość rozwoju lokalnych mikrosieci.

https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-61996520

Mamy nadzieję, że teraz widzisz, jak ważna jest technologia baterii dla zielonej przyszłości Ziemi i jak różne technologie są na zaawansowanym etapie rozwoju, aby zapewnić, że energia odnawialna jest bardziej efektywna i tańsza niż kiedykolwiek!