Ενώ υπάρχουν πολλοί τρόποι με τους οποίους η ανθρώπινη δραστηριότητα έχει επιφέρει την κλιματική αλλαγή, Οι παγκόσμιες πηγές παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι από τους κύριους υπαίτιους. Παρά τις μικρές αυξήσεις στην παροχή αιολικής και ηλιακής ενέργειας, δεν έχουμε φτάσει ακόμη σε ένα σημείο που να μπορούμε να εκτοπίσουμε τα ορυκτά καύσιμα που είναι εδραιωμένα στο μείγμα ενέργειας πολλών χωρών.

Αλλά γιατί εξακολουθεί να ισχύει αυτό;

Δεδομένου ότι οι ανανεώσιμες πηγές παρέχουν μια διακοπτόμενη παροχή ενέργειας, χρειαζόμαστε επίσης έναν τρόπο αποθήκευσης αυτής της ενέργειας για να καλύψουμε τη ζήτηση του δικτύου όταν ο ήλιος δεν λάμπει ή ο άνεμος δεν φυσάει. Αυτή είναι μια μεγάλη πρόκληση, καθώς η μετάβαση σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας απαιτεί επίσης τη δημιουργία μακροχρόνιων, ασφαλών και οικονομικά προσιτών συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας. Ως εκ τούτου, η εύρεση μιας φθηνής, ασφαλούς και εναλλακτικής μπαταρίας σε σχέση με το λίθιο είναι το κλειδί για τη μετακίνηση της βελόνας σε έναν πλήρως ανανεώσιμο τομέα ενέργειας.

Πέρα από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου

Όπως και με τα ηλεκτρικά οχήματα, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν γίνει μια δημοφιλής επιλογή για το δίκτυο, καθώς προσφέρουν μια αρθρωτή λύση για αποθήκευση ενέργειας υψηλής πυκνότητας ενέργειας. Ωστόσο, η χρήση μπαταριών ιόντων λιθίου έφερε επίσης τις δικές της προκλήσεις με υψηλό κόστος υλικών, κίνδυνο πυρκαγιάς και έκρηξης και έλλειψη πρακτικών ανακύκλωσης που περιορίζουν την ευρεία υιοθέτηση μπαταριών ιόντων λιθίου για το δίκτυο.

Μια απίστευτα πολλά υποσχόμενη επιλογή αντικατάστασης λιθίου για αποθήκευση ενέργειας σε κλίμακα δικτύου είναι η επαναφορτιζόμενη μπαταρία ιόντων ψευδαργύρου. Εμφανίζεται μόνο τα τελευταία 10 χρόνια, οι μπαταρίες ιόντων ψευδαργύρου προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι του λιθίου. Αυτά περιλαμβάνουν φθηνότερο κόστος υλικών, αυξημένη ασφάλεια και ευκολότερες επιλογές ανακύκλωσης.

Με δυναμικό αποθήκευσης ενέργειας σε κλίμακα δικτύου με σημαντικά φθηνότερο κόστος - και υψηλότερα επίπεδα ασφάλειας - η ευρεία εμπορευματοποίηση των μπαταριών ιόντων ψευδαργύρου θα μπορούσε να είναι ακριβώς αυτό που χρειάζεται για την ενσωμάτωση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην ενεργειακή υποδομή στον Καναδά και σε άλλες χώρες.

Το κόστος μιας μπαταρίας

Για να επιτύχει ο Καναδάς τους στόχους απαλλαγής από τον άνθρακα που έχουν τεθεί στον Καναδά Νόμος περί λογοδοσίας καθαρών μηδενικών εκπομπών, συμπεριλαμβανομένου ενός δικτύου που τροφοδοτείται από ανανεώσιμες πηγές ηλεκτρικής ενέργειας κατά 90%., η ανάπτυξη μπαταριών ιόντων ψευδαργύρου θα είναι ζωτικής σημασίας.

Μελέτες έχουν δείξει ότι προκειμένου οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας να γίνουν η πηγή του 90 έως 95 τοις εκατό του συνόλου της ηλεκτρικής ενέργειας, το κόστος αποθήκευσης ενέργειας πρέπει να είναι κάτω από 150 $/kWh. Τα σύγχρονα συστήματα ιόντων λιθίου είναι εξακολουθεί να βρίσκεται περίπου 350$/kWh. Εν μέρει, αυτό οφείλεται στο υψηλό κόστος κατασκευής και στην εξάρτησή τους από ακριβές πρώτες ύλες για την επίτευξη της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας που απαιτείται για σύγχρονα ηλεκτρικά οχήματα.

Οι μπαταρίες ιόντων ψευδαργύρου από την άλλη πλευρά, θα μπορούσαν να λύσουν τα προβλήματα κόστους και αφθονίας. Η χρήση φθηνών, άφθονων υλικών όπως ο ψευδάργυρος και το μαγγάνιο όχι μόνο τα καθιστά φθηνότερα στην παραγωγή, αλλά μειώνει τον κίνδυνο από διακοπές της αλυσίδας εφοδιασμού ή ελλείψεις υλικών που επηρεάζουν υλικά ιόντων λιθίου όπως το λίθιο και κοβάλτιο.

Η ετήσια παραγωγή ψευδαργύρου παγκοσμίως πάνω από 100 φορές από το λίθιο. Για να μην το αναφέρω αυτό Η ζήτηση για λίθιο και κοβάλτιο αναμένεται να υπερβεί την προσφορά εντός της επόμενης δεκαετίας.

Ο ψευδάργυρος είναι μια ασφαλέστερη επιλογή

Με αυστηρά πρότυπα ασφαλείας δημιουργώντας για μπαταρίες που χρησιμοποιούνται σε σπίτια, εργοστάσια ή μέσα στο ηλεκτρικό δίκτυο, η ασφάλεια είναι το κλειδί για να κάνει το κοινό να τις αγκαλιάσει. Με αυτόν τον τρόπο, οι μπαταρίες ιόντων ψευδαργύρου προσφέρουν περαιτέρω πλεονέκτημα.

Η εύφλεκτος και τοξικός ηλεκτρολύτης με βάση τους διαλύτες μπαταριών ιόντων λιθίου αντικαθίσταται με μια εναλλακτική λύση με βάση το νερό, αφαιρώντας τον κίνδυνο πυρκαγιάς και έκρηξης.

Αντίθετα, η ασφαλής απόρριψη των μπαταριών ιόντων λιθίου μπορεί επίσης να είναι δύσκολη υπόθεση, καθώς περιέχουν τοξικές ενώσεις. Η ανακύκλωση αυτών των μπαταριών είναι σήμερα οικονομικά αδύνατη λόγω του υψηλού κόστους οδηγώντας σε μεγάλους αριθμούς χρησιμοποιημένων κυψελών που καταλήγουν σε χώρους υγειονομικής ταφής.

Ευτυχώς, Οι μπαταρίες ιόντων ψευδαργύρου απλοποιούν τη θεραπεία στο τέλος της ζωής τους. Ο μη τοξικός, υδατικός ηλεκτρολύτης που χρησιμοποιείται στις μπαταρίες ιόντων ψευδαργύρου σημαίνει ότι καθιερωμένες μεθόδους όπως αυτές για την απόρριψη μπαταριών μολύβδου-οξέος μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Επίσης, η μεταλλική άνοδος ψευδαργύρου θα μπορούσε εύκολα να επαναχρησιμοποιηθεί σε νέες μπαταρίες.

Το μέλλον της αποθήκευσης ενέργειας

Για να επιτύχει τον στόχο του για 90 τοις εκατό ανανεώσιμων πηγών ενέργειας έως το 2030, ο Καναδάς πρέπει να αναζητήσει εναλλακτικές λύσεις για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου για να επιτρέψει την απαλλαγή από τον άνθρακα στον τομέα της ενέργειας. Αξιοποιώντας το κόστος, την αφθονία και τα οφέλη για την ασφάλεια των μπαταριών ιόντων ψευδαργύρου, ο Καναδάς μπορεί να επιταχύνει την ενοποίηση της αιολικής και ηλιακής ενέργειας σε ολόκληρη τη χώρα.

Οι μπαταρίες ιόντων ψευδαργύρου υποστηρίζουν τους στόχους του Καναδά για απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές και αποδεικνύουν την ευκαιρία να επωφεληθείτε από μια ταχέως αναπτυσσόμενη αγορά μπαταριών. Ενώ οι μπαταρίες ιόντων ψευδαργύρου είναι μια σχετικά νέα τεχνολογία, οι δυνατότητές τους να υποστηρίζουν την αποθήκευση ενέργειας σε κλίμακα δικτύου στον Καναδά και παγκοσμίως δεν μπορούν να υποτιμηθούν.

Με τη βοήθεια της καναδικής έρευνας και κατασκευής, συμπεριλαμβανομένων των προσπαθειών από Πανεπιστήμιο McMaster και Dartmouth, με βάση την NS Salient Energy Inc., η ενσωμάτωση των μπαταριών ιόντων ψευδαργύρου θα μπορούσε να γίνει πραγματικότητα μέσα στα επόμενα χρόνια, καθιερώνοντας τον Καναδά ως ηγέτη στον κλάδο.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Καταιγίδα William D Gourley, Υποψήφιος Διδάκτωρ, Χημικός Μηχανικός, Πανεπιστήμιο McMaster και Ντρου Χίγκινς, Επίκουρος Καθηγητής, Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο McMaster

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.