ΕΓΓΡΑΦΕΙΤΕ ΓΙΑ καθημερινές ενημερώσεις ειδήσεων από την CleanTechnica στο email. Ή ακολουθήστε μας στις Ειδήσεις Google!

Η Εποχή του Σιδήρου πονάει για μια επιστροφή μετά από αιώνες που μένουν στη σκιά, και η ενεργειακή μετάβαση της προσφέρει επιτέλους μια νέα αρχή. Ο σίδηρος είναι το βασικό συστατικό σε νέες πλατφόρμες αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας, μεγάλης διάρκειας που θα διοχετεύουν περισσότερους ανανεώσιμους πόρους στο δίκτυο, διασφαλίζοντας ανθεκτικότητα και αξιοπιστία ακόμη και όταν ο ήλιος δεν λάμπει ή ο άνεμος δεν φυσάει.

Γιατί χρειαζόμαστε, ούτως ή άλλως, νέες πλατφόρμες αποθήκευσης ενέργειας;

Οι συστοιχίες μπαταριών ιόντων λιθίου έχουν γίνει η τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Εξομαλύνουν τις διακυμάνσεις της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από ανεμογεννήτριες και ηλιακούς συλλέκτες για λίγες ώρες κάθε φορά, κάτι που είναι αρκετό για να χειριστεί τις περισσότερες καθημερινές δουλειές διαχείρισης του δικτύου καθώς και εφεδρική ισχύ έκτακτης ανάγκης όταν χρειάζεται.

Παρόλα αυτά, φέτος το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ λανσάρει έναν νέο επιταχυντή τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας αιχμής 75 εκατομμυρίων δολαρίων που ονομάζεται Grid Storage Launchpad και το μεγάλο ερώτημα είναι γιατί. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να κλιμακωθούν μέχρι την κλίμακα του δικτύου, όπως φαίνεται από το τεράστιο 750 μεγαβάτ Συστοιχία μπαταριών ιόντων λιθίου Moss Landing στην Καλιφόρνια.

Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ είναι έτοιμο με απάντηση. Έχουν πιέσει την υπόθεση για μεγάλης διάρκειας πλατφόρμες αποθήκευσης ενέργειας που μπορούν να διαρκέσουν τουλάχιστον 10 ώρες, ή πολύ περισσότερο, για να φιλοξενήσουν ένα δίκτυο κορεσμένο με διακοπτόμενους ενεργειακούς πόρους. Όσο μεγάλη κι αν είναι, η εγκατάσταση Moss Landing παρέχει μόνο τέσσερις ώρες διάρκειας εκφόρτισης.

«Ενώ επί του παρόντος εγκαθίσταται αποθήκευση μικρότερης διάρκειας για την υποστήριξη του σημερινού επιπέδου παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, απαιτούνται τεχνολογίες αποθήκευσης μεγαλύτερης διάρκειας καθώς αναπτύσσονται περισσότερες ανανεώσιμες πηγές στο δίκτυο», εξηγεί το Τμήμα Ενέργειας.

Εκτός από την επέκταση της διάρκειας του συστήματος, το Τμήμα Ενέργειας επιδιώκει επίσης να μειώσει το κόστος κατά 90%, εν μέρει με την ανάπτυξη υλικών με αφθονία στη Γη που δεν εκτίθενται σε υψηλό κόστος, κινδύνους αλυσίδας εφοδιασμού, ζητήματα τοξικότητας και κινδύνους πυρκαγιάς.

Μια αποδεδειγμένη εναλλακτική είναι ήδη διαθέσιμη, με τη μορφή αντλητικά συστήματα αποθήκευσης υδροηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, η εφαρμογή τους είναι γεωγραφικά περιορισμένη λόγω των απαιτήσεων νερού και υψομέτρου. Ωστόσο, τα κοινωνικοπολιτιστικά και περιβαλλοντικά ζητήματα μπορούν επίσης να παρουσιάσουν εμπόδια επαναχρησιμοποίηση παλαιών χώρων ορυκτής ενέργειας μπορεί να προσφέρει μια λιγότερο αμφιλεγόμενη επιλογή.

The Return Of The Age Of Iron, Again

Η Εποχή του Σιδήρου είναι ένα λείψανο της ιστορικής λογιστικής του 19ου αιώνα, που χωρίζει την πρώιμη ανθρώπινη ιστορία σε τρεις χρονολογικές περιόδους που ορίζονται από ένα βασικό υλικό: την Εποχή του Λίθου, την Εποχή του Χαλκού και την Εποχή του Σιδήρου. Κανένα από αυτά τα υλικά δεν έφυγε ποτέ εντελώς από τη σκηνή, φυσικά. Συγκεκριμένα, ο σίδηρος (χημικό σύμβολο Fe) είναι ένα εξέχον χαρακτηριστικό στη σύγχρονη βιομηχανική οικονομία μέσω της χρήσης του στη χαλυβουργία, μεταξύ άλλων τομέων. Το ότι είναι το τέταρτο πιο άφθονο στοιχείο στην επιφάνεια της Γης βοηθά επίσης.

Ο σίδηρος έχει ήδη αρχίσει να σπρώχνει τον δρόμο του στο πεδίο αποθήκευσης ενέργειας μικρής κλίμακας, ένα παράδειγμα είναι το νέο Μπαταρία EV λιθίου-σιδήρου-φωσφορικού που αναπτύχθηκε από τη γνωστή κινεζική εταιρεία CATL.

Οι καινοτόμοι αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας αρχίζουν επίσης να ανακαλύπτουν ξανά τον σίδηρο, με τη βοήθεια του Τμήματος Ενέργειας. Ένα παράδειγμα είναι η αμερικανική startup ESS. Η εταιρεία έλαβε χρηματοδότηση από το γραφείο ARPA-E του Υπουργείου Ενέργειας για έργα υψηλού κινδύνου και υψηλής ανταμοιβής το 2012, για να βοηθήσει στην εμπορευματοποίηση της νέας μπαταρίας ροής με βάση το σίδηρο.

Οι μπαταρίες ροής αναπτύσσουν την ικανότητα δύο εξειδικευμένων ρευστών να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια όταν ρέουν το ένα δίπλα στο άλλο, χωρισμένα από μια λεπτή μεμβράνη. Η ESS πήρε την μπάλα και έτρεξε μαζί της.

«Το ESS το παρουσίασε μπαταρία ροής εξολοκλήρου σιδήρου στην Intersolar North America το 2017 και έφτασε σε άλλο ορόσημο το 2019 όταν το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ — μεγάλος λάτρης της καθαρής τεχνολογίας — εγκατέστησε τη μπαταρία ροής Energy Warehouse™ της εταιρείας στο Στρατόπεδο Βάσης του Πεζοναυτικού Σώματος Pendleton στο Σαν Ντιέγκο. CleanTechnica σημειώθηκε το 2021.

Το ESS ήταν αρκετά απασχολημένο από τότε. Μεταξύ άλλων πρόσφατων εξελίξεων, το περασμένο φθινόπωρο η εταιρεία ανακοίνωσε μια νέα στρατηγική συνεργασία με τη Honeywell.

«Η σχέση βασίζεται στην ανάπτυξη συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας από κάθε εταιρεία και συνδυάζει τον κορυφαίο στην αγορά, τον κατοχυρωμένο με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας σχεδιασμό IFB [μπαταρία ροής σιδήρου] με την τεχνογνωσία των προηγμένων υλικών και ενεργειακών συστημάτων της Honeywell», εξήγησε η ESS.

Το κράτος άνθρακα σκοτώνει τον άνθρακα, με την αποθήκευση ενέργειας

Η Form Energy είναι μια άλλη αμερικανική εταιρεία που αξιοποιεί τον σίδηρο για αποθήκευση ενέργειας μεγάλης διάρκειας. Η συμβολή του στο πεδίο είναι μια μπαταρία σιδήρου αέρα, η οποία αξιοποιεί την ικανότητα του σιδήρου να σκουριάζει και να αναμορφώνεται. «Οι μπαταρίες σιδήρου-αέρα λειτουργούν κυριολεκτικά εκθέτοντας το σίδηρο σε ένα ρεύμα αέρα». CleanTechnica σημειώθηκε το 2021. «Με μια υποβοήθηση από έναν ηλεκτρολύτη και μια μεμβράνη, το αποτέλεσμα είναι ένα ηλεκτρικό ρεύμα και ένας σωρός σκουριάς. Φόρτιση της μπαταρίας είναι απλώς θέμα εφαρμογής ηλεκτρικού ρεύματος, επαναδιαμόρφωσης της σκουριάς σε σίδερο».

Αυτό στην πραγματικότητα δεν είναι τόσο απλό, αλλά η Form είναι έτοιμη να εμπορευματοποιήσει τη νέα της πλατφόρμα αποθήκευσης ενέργειας. Η εταιρεία κατασκευάζει το πρώτο της εργοστάσιο στη Δυτική Βιρτζίνια, επιλέγοντας τη βιομηχανική πόλη Weirton στον ποταμό Οχάιο από μια δεξαμενή 500 άλλων προτεινόμενων τοποθεσιών.

«Το αξιοθέατο συνίστατο εν μέρει στη διαθεσιμότητα ενός κατάλληλου αγροτεμαχίου, του εγκαταλειμμένου εργοστασίου Weirton Steel στον ποταμό Οχάιο». CleanTechnica παρατηρήθηκε. «Η πρόσβαση σε ποτάμιους, σιδηροδρομικούς και αυτοκινητόδρομους μεταφορικούς διαδρόμους ήταν ένας άλλος παράγοντας».

Η Δυτική Βιρτζίνια έχει μια μακρά, βαθιά ιστορία στη βιομηχανία ορυκτών ενέργειας και εξακολουθεί να είναι μεταξύ των κορυφαίων πολιτειών παραγωγής άνθρακα και φυσικού αερίου στις ΗΠΑ, επομένως είναι λίγο ειρωνικό να βλέπεις τη Δυτική Βιρτζίνια να φιλοξενεί μια επιχείρηση αποθήκευσης ενέργειας που στοχεύει απευθείας στην εξαγωγή άνθρακα της εικόνας της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας των ΗΠΑ και του φυσικού αερίου, για την εκκίνηση.

Παρόλα αυτά, ορισμένοι δημόσιοι υπάλληλοι στη Δυτική Βιρτζίνια έχουν δει το γράψιμο στον ενεργειακό μεταβατικό τοίχο. Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την απόφαση του Form να εγκατασταθεί στη Δυτική Βιρτζίνια είναι ένα πακέτο κινήτρων 290 εκατομμυρίων δολαρίων που σχεδιάστηκε από το Υπουργείο Οικονομικής Ανάπτυξης της πολιτείας.

Προφανώς ο Ρεπουμπλικανός κρατικός ταμίας Ράιλι Μουρ δεν έλαβε το ίδιο σημείωμα. Παρόλο που η πολιτεία καταγωγής του θα φιλοξενήσει σύντομα ένα εργοστάσιο που θα στέλνει νέα τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης διάρκειας σε όλη τη χώρα, ο Moore τρέχει επί του παρόντος για το Κογκρέσο σε μια πλατφόρμα προστασίας ορυκτών ενέργειας. «Σταμάτησα την αφύπνιση της εταιρικής ατζέντας, έβαλα ένα τέλος στο μητρώο όπλων πίσω πόρτας, αγωνίστηκα για την επιλογή του σχολείου και υπερασπίστηκα τις δουλειές μας ενάντια στο ριζοσπαστικό λόμπι της πράσινης ενέργειας», αναφέρει ο ιστότοπος της εκστρατείας του Μουρ.

Τσιπ σε λίγα δολάρια το μήνα βοηθήστε στην υποστήριξη της ανεξάρτητης κάλυψης καθαρής τεχνολογίας που βοηθά στην επιτάχυνση της επανάστασης της καθαρής τεχνολογίας!

Περισσότερη και καλύτερη αποθήκευση ενέργειας με βάση το σίδηρο για τις ΗΠΑ

Τόσο για αυτό. Εν τω μεταξύ, ερευνητές του Τμήματος Ενέργειας στο Εθνικό Εργαστήριο Βορειοδυτικού Ειρηνικού αναπτύσσουν ένα νέο Μπαταρία ροής νερού με βάση το σίδερο, με στόχο τη μείωση του κόστους και την απλούστευση της εφοδιαστικής αλυσίδας με παράλληλη βελτίωση της απόδοσης.

«Οι ερευνητές αναφέρουν στο Nature Communications ότι η εργαστηριακή τους κλίμακα, η μπαταρία με βάση το σίδερο επέδειξε αξιοσημείωτη σταθερότητα ποδηλασίας για χίλιους διαδοχικούς κύκλους φόρτισης, ενώ διατήρησε το 98.7 τοις εκατό της μέγιστης χωρητικότητάς της», εξηγεί η PNNL.

«Για σύγκριση, προηγούμενες μελέτες παρόμοιων μπαταριών με βάση το σίδηρο ανέφεραν υποβάθμιση της χωρητικότητας φόρτισης δύο τάξεων μεγέθους υψηλότερη, σε λιγότερους κύκλους φόρτισης», προσθέτουν.

Όπως περιγράφεται από το PNNL, η νέα μπαταρία είναι μοναδική επειδή αναπτύσσει μια βιομηχανική χημική ουσία που διατίθεται συνήθως σε μεγάλες ποσότητες, που ονομάζεται αζωτούχο τριφωσφονικό, νιτριλοτρι-μεθυλοφωσφονικό οξύ ή NTMPA. Μεταξύ άλλων χρήσεων, το NTMA χρησιμοποιείται για την πρόληψη της διάβρωσης σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού.

«Τα φωσφονικά, συμπεριλαμβανομένου του NTMPA, είναι μια ευρεία χημική οικογένεια που βασίζεται στο στοιχείο φώσφορος. Πολλά φωσφονικά διαλύονται καλά στο νερό και είναι μη τοξικές χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται σε λιπάσματα και απορρυπαντικά, μεταξύ άλλων χρήσεων», σημειώνει το PNNL.

Με το NTMPA ανά χείρας, η ερευνητική ομάδα δημιούργησε έναν υγρό ηλεκτρολύτη που φιλοξενεί τον σίδηρο σε συνθήκες περιβάλλοντος, βοηθώντας στην απλοποίηση της τεχνολογίας και στη μείωση του κόστους. Μέχρι στιγμής η ομάδα έχει επιτύχει ενεργειακή πυκνότητα έως και 9 βατώρες ανά λίτρο (Wh/L). Αυτό είναι πολύ χαμηλότερο από την πυκνότητα που διατίθεται στο εμπόριο μπαταρίες ροής βαναδίου. Ωστόσο, η PNNL αναμένει ότι η μπαταρία ροής σιδήρου της μπορεί να αυξηθεί ώστε να παρέχει συγκρίσιμες επιδόσεις, χωρίς υπερβολικό κόστος.

Μείνετε συντονισμένοι για περισσότερα σχετικά. Το νέο Grid Storage Launchpad κυκλοφορεί αργότερα φέτος με αποστολή να μεταφέρει νέες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας όπως η νέα μπαταρία ροής PNNL σε εμπορική εφαρμογή όσο το δυνατόν γρηγορότερα.

Ακολουθήστε με @tinamcasey σε Bluesky, Threads, Post και LinkedIn.

Εικόνα: Ερευνητές αποθήκευσης ενέργειας στο Εθνικό Εργαστήριο Βορειοδυτικού Ειρηνικού του Τμήματος Ενέργειας εργάζονται πάνω σε αυτό μια μπαταρία ροής με βάση το σίδερο, με στόχο την καλύτερη απόδοση των μπαταριών ιόντων λιθίου σε διάρκεια και κόστος.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://cleantechnica.com/2024/04/01/energy-storage-innovators-plumb-iron-age-for-new-coal-killing-batteries/