Nova tehnologija kemijske ćelijske baterije postavljena je za diverzifikaciju i ometanje sektora: od skladištenja električne energije do električnih vozila

Iako kreatori politike u NITI Aayogu i Ministarstvu energije tvrde da će uspostavljeni litij-ionski ekosustav vjerojatno i dalje biti glavni oslonac za projekte koji su na rubu uvođenja, sada postoji novi poticaj za ispitivanje ovih novih tehnoloških otkrića iz poboljšane perspektive održivosti i krajnje uporabe tijekom izrade novih prijedloga projekata.

Električno voziloPrikladnost nekih od ovih tehnologija pograničnih baterija vjerojatno će se ocijeniti na temelju krajnje primjene projekata skladištenja baterija u radovima-skladištenja električne energije u mreži ili njihove uporabe u električnim vozilima (EV). (Fotografija datoteke)

Budući da se u Indiji planiraju najmanje tri projekta opsega povezana sa skladištenjem energije, nove napredne kemijske ćelijske baterije tehnologije koje bi potencijalno mogle omogućiti ekosustavima skladištenja baterija da se diverziziraju od utvrđene litij-ionske formule i povećaju prag održivosti nudi niz potencijala mogućnosti za kreatore politike. Prikladnost nekih od ovih tehnologija pograničnih baterija vjerojatno će se ocijeniti na temelju krajnje primjene projekata skladištenja baterija u radovima-skladištenja električne energije u mreži ili njihove uporabe u električnim vozilima (EV).

Iako kreatori politike u Niti Aayogu i Ministarstvu energije tvrde da će uspostavljeni litij-ionski ekosustav vjerojatno i dalje biti glavni oslonac za projekte koji su na rubu uvođenja, sada postoji novi poticaj za ispitivanje ovih novih tehnološki iskoraci iz perspektive poboljšane održivosti i krajnje uporabe tijekom izrade novih prijedloga projekata. Nove tehnologije uključuju novu punjivu željezno-zračnu bateriju koju je razvio američki start-up za skladištenje električne energije, a koja obećava da će isporučivati ​​energiju za manje od jedne desetine cijene litij-ionskih baterija, pored čvrstih baterija koje koriste Alternative vodenim otopinama elektrolita-inovacija koja bi mogla smanjiti rizik od požara, naglo povećati gustoću energije i potencijalno trebati samo 10 minuta za punjenje baterije, skraćujući vrijeme punjenja za dvije trećine-istražuje se mobilnošću.

Indijska vlada već je započela rad na nacrtu projekta od oko 4000 megavat-sat (MWh) mrežnog sustava za skladištenje baterija u regionalnim centrima za otpremu tereta (RLDC) koji kontroliraju elektroenergetsku mrežu zemlje, prvenstveno radi uravnoteženja hirovi obnovljive generacije. Osim toga, Reliance Industries Ltd nedavno je najavila planove za osnivanje tvornice Energy Storage Giga, dok je državno NTPC Ltd raspisalo globalni natječaj za projekt skladištenja baterija u mreži.



Veliki projekt skladištenja baterija u mreži Ministarstva energije Unije predviđen je kao mehanizam intervencije čiji je cilj uravnotežiti svaku oštru fluktuaciju u frekvenciji mreže zbog obnovljivih izvora energije, pri čemu će dio predviđenog kapaciteta biti rezerviran kao pomoćni za mrežne kontrolere, i dio koji će se staviti na raspolaganje nositelju projekta kako bi se iskoristio na komercijalnoj osnovi skladištenjem energije u vrijeme najvećih gužvi i izvlačenjem iz nje tijekom vršnih sati. Očekuje se da će skladišta mega baterija pridonijeti stabilnosti indijskih električnih mreža, s obzirom na isprekidanu prirodu električne energije iz obnovljivih izvora, poput sunca i vjetra. Posoco, indijski operator električne mreže, upravlja mrežom putem Nacionalnog centra za otpremu tereta i kombinacije pet RLDC i 33 državna centra za otpremu tereta. Skladištenje je planirano na razini RLDC -ova za upravljanje rastućim udjelom obnovljivih izvora energije u mješavini proizvodnje električne energije u zemlji, koja sada čini kapacitet od 142 GW - ili oko 37 posto ukupnih instaliranih proizvodnih kapaciteta zemlje.

Osim ovog projekta, na ovom području djeluju i druga krila vlade. Odjel za znanost i tehnologiju pokrenuo je program Materijali za skladištenje energije i materijale za platformu za očuvanje i skladištenje energije te uspostavio centre za baterije i superkondenzatore s Indijskim tehnološkim institutom u Bombayu, odnosno Indijskim institutom znanosti za razvoj energetskih materijala za učinkovitu upotrebu. uređaji za skladištenje elektrokemijske energije. Ovo je dodatak da Ministarstvo nove i obnovljive energije podržava opsežni Program istraživanja i razvoja skladištenja energije.

Među novim revolucionarnim tehnologijama na svijetu jedna je od onih koje je u srpnju objavila američka tvrtka Form Energy Inc.-punjiva željezno-zračna baterija sposobna isporučivati ​​električnu energiju 100 sati po cijeni sustava konkurentnoj konvencionalnim elektranama i za manje od 1/10 cijena litij-ionskih. Prema tvrtki sa sjedištem u Massachusettsu, njezina baterija ispred mjerača-komunalna ili mrežna pohrana baterije koja se može povezati s distribucijskom ili prijenosnom mrežom ili izravno za proizvodnju energije-može se kontinuirano koristiti kako bi se osiguralo -satni rad obnovljive električne mreže. Proveli smo opsežan pregled dostupnih tehnologija i ponovno izumili željezno-zračnu bateriju kako bismo je optimizirali za višednevno skladištenje energije za električnu mrežu, rekao je Mateo Jaramillo, izvršni direktor i suosnivač Form Energy. Ovom tehnologijom rješavamo najveću prepreku dubokoj dekarbonizaciji: čineći obnovljivu energiju dostupnom kad i gdje je to potrebno, čak i tijekom višednevnih ekstremnih vremenskih uvjeta ili prekida rada mreže.

Baterija koristi koncept 'reverzibilnog hrđanja' - baterija koristi kisik iz zraka i pretvara metal željeza u hrđu tijekom pražnjenja, a tijekom punjenja primjenom električne struje hrđa se vraća u željezo, a baterija oslobađa kisik natrag u zrak. No, problem s tehnologijom odnosi se na veličinu i težinu baterije, zbog čega je njezina primjena nepraktična u električnim vozilima, jednom od najvećih područja korištenja baterija. U slučaju mrežnog skladištenja, radi dobro jer veličina baterije nije veliki problem-svaka baterijska jedinica Form Energy-a je veličine manjeg hladnjaka, koji se zatim puni nezapaljivim elektrolitom na bazi vode . Unutar tekućeg elektrolita postavljeni su hrpe ćelija između 10 i 20 metara koje uključuju željezne elektrode i elektrode za zrak. Kako bi stvorio sustav za pohranu u punom opsegu, Form Energy kaže da se nada grupirati tisuće baterija u modularne blokove snage megavata, koji će se ugraditi u kućišta zaštićena okolišem. Među onima koji ga podržavaju su ArcelorMittalov XCard inovacijski fond, dok je Wall Street Journal u srpnju izvijestio da Form Energy ima i Breakthrough Energy Ventures-klimatski investicijski fond čiji su investitori Microsoftov suosnivač Bill Gates i osnivač Amazona Jeff Bezos.

Najpopularnije vijesti upravo sada Kliknite ovdje za više informacija

Druga tehnologija koja zaista obećava uključuje solid-state baterije koje koriste alternative vodenim otopinama elektrolita-inovacija koja bi mogla smanjiti rizik od požara, naglo povećati gustoću energije i potencijalno uzeti samo 10 minuta za punjenje EV-a, skraćujući vrijeme punjenja za dva trećine. Ove ćelije mogu produžiti udaljenost vožnje kompaktnog električnog vozila uz održavanje prostora za noge-kvantni skok u tehnologiji baterija, posebno za aplikacije pokrenute mobilnošću. Unatoč poboljšanjima litij-ionskih baterija tijekom posljednjeg desetljeća, dugo vrijeme punjenja i slaba gustoća energije i dalje su prepreke. Dok se Li-ionske baterije smatraju dovoljno učinkovitima za primjene kao što su telefoni i prijenosna računala, u slučaju električnih vozila, tim ćelijama još uvijek nedostaje raspon koji bi ih učinio održivom alternativom motorima s unutarnjim izgaranjem.

Globalno se potiču alternative kako bi se postigle optimalnije opcije, uključujući:

# Toyotina solid state baterija:Među 1000 svjetskih patenata koji uključuju solid-state baterije, Toyota je na čelu liste. Japanski proizvođač automobila pokušava oduzeti vodeću poziciju Kinezima, koji su trenutni lideri litij-ionskih baterija-s Nigdeom, tvrtkom Contemporary Amperex Technology Co. Ltd sa sjedištem u Kini, najvećim svjetskim dobavljačem litij-ionskih baterija i Shanghai Energy koja svrgava Japan Asahi Kasei u materijalu za odvajanje baterija. Toyota planira biti prva tvrtka koja će prodati EV opremljen solid-state baterijom, a prototip će predstaviti ove godine. I Nissan je u sukobu.

# Appleova tehnologija baterija:U posljednjih dva tjedna 2020., Apple Inc je rekao da napreduje s tehnologijom samovozećih automobila i da cilja na 2024. proizvodnju osobnog vozila. Iako su glasine neko vrijeme vladale, podtekst je dao trag - Appleova vlastita revolucionarna tehnologija baterija bit će vitalni kotačić u njezinom cilju izgradnje osobnog vozila za masovno tržište. U središtu Appleove strategije je novi dizajn baterija koji bi mogao radikalno smanjiti cijenu baterija i povećati doseg vozila, prema osobi koju je citirao Reuters koja je bila upućena u Appleov dizajn baterija.

# QuantumScapeova solid-state baterija:Kalifornijsko pokretanje baterija QuantumScape Corp. smatra se još jednom iznimno svijetlom perspektivom. Osnovali su ga znanstvenici sa Sveučilišta Stanford prije deset godina, a uz financijsku podršku Volkswagen AG, QuantumScape je jedan od vodećih proizvođača čvrstih litij-metalnih baterija za uporabu u električnim automobilima.

Raniji napori da se stvori čvrsti separator (elektrolit) sposoban za rad s litijevim metalom morali su ugroziti druge aspekte baterije, poput vijeka trajanja, radne temperature, opterećenja katode i viška naslaga litija na anodi. Čini se da je QuantumScape to zaobišao, a njegova upotreba tehnologije separatora u čvrstom stanju eliminira nuspojavu između tekućeg elektrolita i ugljika u anodi konvencionalnih litij-ionskih ćelija.

Dr Stanley Whittingham, su-izumitelj Li-ionske baterije i dobitnik Nobelove nagrade za kemiju 2019., zahvalio je za tehnologiju, koji je rekao: Najteži dio oko izrade ispravne solid-state baterije je potreba da se istovremeno zadovolje zahtjevi velike gustoće energije, brzog punjenja, dugog vijeka trajanja i rada u širokom temperaturnom rasponu ... Ako QuantumScape može uvesti ovu tehnologiju u masovnu proizvodnju, ima potencijal za transformaciju industrije. Volkswagen planira pokrenuti proizvodnju čvrstih baterija već 2025. godine u partnerstvu s QuantumScapeom.

# Teslina nova stona baterija:U rujnu 2020. Tesla je predstavio planove za razvoj nove baterije za stol koja bi mogla poboljšati domet i snagu električnih automobila. Kartica je dio baterije koji čini vezu između ćelije i onoga što napaja. Tesla će svoje nove baterije proizvoditi interno, za što izvršni direktor Elon Musk predviđa da će pomoći dramatično smanjiti troškove i omogućiti tvrtki da na kraju proda električna vozila po istoj cijeni kao i oni na benzin, objavila je tvrtka na svom velikom hipu povodom Dana baterije u Palo Alto, Kalifornija.

Ove nove ćelije bez stola, koje Tesla naziva 4860 ćelija, dat će tvrtkinim električnim baterijama pet puta veći energetski kapacitet, učiniti ih šest puta snažnijima i omogućiti povećanje dometa od 16 posto za Teslina vozila.

# U srpnju 2020, istraživači sa Sveučilišta Stanford tvrdili su da su razvili novi dizajn elektrolita koji poboljšava performanse litij -metalnih baterija, povećavajući domet vožnje EV -ova. Rekli su da je otopina elektrolita bila jedan od najznačajnijih čimbenika koji su kočili napredak litij -metalnih baterija. Istraživači sa Sveučilišta Penn State ranije su tvrdili da su razvili litij-ionsku bateriju koja je sigurna i može izdržati do milijun milja. U Tehnološkom centru za skladištenje baterija i energije u Penn State -u tim istraživača razvio je novu bateriju.

# Kineska tehnološka grupa QingTao Energy Developmenttroši preko 150 milijuna dolara na istraživanje i razvoj čvrstih baterija, između ostalih područja. Ulaganje će trajati tri godine, počevši od 2021.