MELD U AAN VOOR dagelijkse nieuwsupdates van CleanTechnica op e-mail. Of volg ons op Google Nieuws!

De IJzertijd verlangt naar een comeback na eeuwenlang in de schaduw te hebben gestaan, en de energietransitie zorgt er eindelijk voor dat er een nieuw begin ontstaat. IJzer is het belangrijkste ingrediënt in nieuwe grootschalige energieopslagplatforms met een lange levensduur die meer hernieuwbare energiebronnen naar het elektriciteitsnet zullen leiden, waardoor veerkracht en betrouwbaarheid worden gegarandeerd, zelfs als de zon niet schijnt of de wind niet waait.

Waarom hebben we eigenlijk nieuwe platforms voor energieopslag nodig?

Lithium-ionbatterijarrays zijn de meest gebruikte technologie voor energieopslag voor hernieuwbare bronnen geworden. Ze strijken variaties in de elektriciteitsproductie door windturbines en zonnepanelen voor een paar uur achter elkaar glad, wat voldoende is om de meeste dagelijkse taken op het gebied van netbeheer uit te voeren, evenals noodstroomvoorziening wanneer dat nodig is.

Niettemin lanceert het Amerikaanse ministerie van Energie dit jaar een nieuwe, baanbrekende technologieversneller voor energieopslag ter waarde van 75 miljoen dollar, genaamd de Grid Storage Launchpad, en de grote vraag is waarom. Lithium-ionbatterijen kunnen worden opgeschaald naar netschaal, zoals geïllustreerd door de enorme afmetingen 750-megawatt Moss Landing lithium-ionbatterijreeks in Californië.

Het Amerikaanse ministerie van Energie staat klaar met een antwoord. Ze hebben de zaak aangespannen lange duur energieopslagplatforms die minstens 10 uur of veel langer meegaan om een ​​netwerk te huisvesten dat verzadigd is met intermitterende energiebronnen. Hoe groot deze ook is, de Moss Landing-faciliteit biedt slechts een ontladingsduur van vier uur.

“Terwijl er momenteel opslag met een kortere duur wordt geïnstalleerd om het huidige niveau van hernieuwbare energieopwekking te ondersteunen, zijn opslagtechnologieën met een langere duur nodig omdat er meer hernieuwbare energiebronnen op het elektriciteitsnet worden ingezet”, legt het Energiedepartement uit.

Naast het verlengen van de duur van het systeem, wil het Energiedepartement ook de kosten met 90% verlagen, deels door materialen in te zetten die overvloedig aanwezig zijn op de aarde en die niet zijn blootgesteld aan hoge kosten, risico's in de toeleveringsketen, toxiciteitsproblemen en brandgevaar.

Eén bewezen alternatief is al beschikbaar, in de vorm van gepompte waterkrachtopslagsystemen. De toepassing ervan is echter geografisch beperkt vanwege water- en hoogtevereisten. Sociaal-culturele en ecologische kwesties kunnen echter ook obstakels vormen het herbestemmen van oude fossiele energielocaties kan een minder controversiële optie bieden.

Opnieuw de terugkeer van het ijzertijdperk

De ijzertijd is een overblijfsel uit de 19e-eeuwse historische boekhouding, waarin de vroege menselijke geschiedenis wordt verdeeld in drie chronologische perioden die worden gedefinieerd door een sleutelmateriaal: het stenen tijdperk, de bronstijd en de ijzertijd. Geen van deze materialen heeft uiteraard ooit het toneel volledig verlaten. Met name ijzer (chemisch symbool Fe) is een opvallend kenmerk in de moderne industriële economie, onder meer door het gebruik ervan bij de staalproductie. Het helpt ook om het vierde meest voorkomende element op het aardoppervlak te zijn.

IJzer is al begonnen zich een weg te banen naar het kleinschalige energieopslagveld, waarvan het nieuwe voorbeeld een voorbeeld is lithium-ijzerfosfaat EV-batterij ontwikkeld door de bekende Chinese firma CATL.

Grootschalige vernieuwers op het gebied van energieopslag beginnen ook ijzer te herontdekken, met hulp van het Energiedepartement. Een voorbeeld is de Amerikaanse startup ESS. Het bedrijf ontving in 2012 financiering van het ARPA-E-kantoor van het Energiedepartement voor projecten met een hoog risico en een hoge opbrengst, om zijn nieuwe op ijzer gebaseerde flowbatterij te helpen commercialiseren.

Flow-batterijen maken gebruik van het vermogen van twee gespecialiseerde vloeistoffen om elektriciteit op te wekken wanneer ze naast elkaar stromen, gescheiden door een dun membraan. ESS pakte de bal en rende ermee weg.

“ESS demonstreerde het volledig ijzerstroombatterij bij Intersolar Noord-Amerika in 2017 en bereikte een nieuwe mijlpaal in 2019 toen het Amerikaanse ministerie van Defensie – een grote fan van schone technologie – installeerde de Energy Warehouse™-stroombatterij van het bedrijf in het Marine Corps Base Camp Pendleton in San Diego,” CleanTechnica genoteerd in 2021.

ESS heeft het sindsdien nogal druk gehad. Naast andere recente ontwikkelingen kondigde het bedrijf afgelopen najaar een nieuwe strategische samenwerking met Honeywell aan.

“De relatie bouwt voort op de ontwikkeling van energieopslagsystemen door elk bedrijf en brengt het marktleidende, gepatenteerde IFB-ontwerp [Iron Flow Battery] van ESS samen met de expertise van Honeywell op het gebied van geavanceerde materialen en energiesystemen”, legt ESS uit.

Kolenstaat doodt steenkool, met energieopslag

Form Energy is een ander Amerikaans bedrijf dat ijzer gebruikt voor langdurige energieopslag. Zijn bijdrage aan het veld is een ijzeren luchtbatterij, die gebruik maakt van het vermogen van ijzer om te roesten en te hervormen. “IJzer-luchtbatterijen werken letterlijk door ijzer bloot te stellen aan een luchtstroom”, CleanTechnica opgemerkt in 2021. “Met behulp van een elektrolyt en een membraan is het resultaat een elektrische stroom en een hoop roest. De batterij opladen is simpelweg een kwestie van het aanleggen van elektrische stroom, waardoor de roest weer in ijzer wordt omgezet.”

Dat is eigenlijk niet zo eenvoudig, maar Form is klaar om zijn nieuwe energieopslagplatform te commercialiseren. Het bedrijf bouwt zijn eerste fabriek in West Virginia en kiest de industriële stad Weirton aan de Ohio-rivier uit een verzameling van 500 andere voorgestelde locaties.

“De attractie bestond deels uit de beschikbaarheid van een geschikt brownfield, de verlaten Weirton Steel-fabriek aan de Ohio River,” CleanTechnica opgemerkt. “Toegang tot rivier-, spoor- en snelwegtransportcorridors was een andere factor.”

West Virginia heeft een lange, diepe geschiedenis in de fossiele energie-industrie en het behoort nog steeds tot de grootste steenkool- en aardgasproducerende staten in de VS, dus het is een beetje ironisch om te zien dat West Virginia gastheer is van een energieopslagproject dat rechtstreeks gericht is op het uitpersen van steenkool. van het Amerikaanse energieopwekkingsbeeld, en natuurlijk ook van aardgas.

Niettemin hebben sommige overheidsfunctionarissen in West Virginia het teken op de energietransitiemuur gezien. Een andere factor die de beslissing van Form om zich in West Virginia te vestigen beïnvloedt, is een stimuleringspakket van $ 290 miljoen, ontwikkeld door het ministerie van Economische Ontwikkeling van de staat.

Kennelijk heeft de Republikeinse staatspenningmeester Riley Moore niet dezelfde memo ontvangen. Hoewel zijn thuisstaat binnenkort een fabriek zal huisvesten die nieuwe technologie voor langdurige energieopslag naar het hele land zal sturen, stelt Moore zich momenteel kandidaat voor het Congres op een protectionistisch platform voor fossiele energie. “Ik stopte de wakkere bedrijfsagenda, maakte een einde aan het achterdeurwapenregister, vocht voor schoolkeuze en kwam op voor onze banen tegen de radicale groene energielobby”, zegt Moore's campagnewebsite.

Chip een paar dollar per maand helpen bij het ondersteunen van onafhankelijke cleantechdekking dat helpt de cleantech-revolutie te versnellen!

Meer en betere energieopslag op ijzerbasis voor de VS

Zo veel voor dat. Ondertussen ontwikkelen onderzoekers van de Energy Department van het Pacific Northwest National Laboratory een nieuwe watergebaseerde flowbatterij op basis van ijzer, met als doel de kosten omlaag te brengen, de toeleveringsketen te vereenvoudigen en tegelijkertijd de prestaties te verbeteren.

“De onderzoekers rapporteren in Nature Communications dat hun op ijzer gebaseerde batterij op laboratoriumschaal een opmerkelijke fietsstabiliteit vertoonde gedurende duizend opeenvolgende oplaadcycli, terwijl 98.7 procent van de maximale capaciteit behouden bleef”, legt PNNL uit.

“Ter vergelijking: eerdere onderzoeken naar vergelijkbare op ijzer gebaseerde batterijen rapporteerden een verslechtering van de laadcapaciteit die twee ordes van grootte hoger was, over minder oplaadcycli”, voegen ze eraan toe.

Zoals beschreven door PNNL is de nieuwe batterij uniek omdat er gebruik wordt gemaakt van een industriële chemische stof die algemeen verkrijgbaar is in bulkhoeveelheden, genaamd stikstoftrifosfonaat, nitrilotrimethylfosfonzuur of NTMPA. NTMA wordt onder andere gebruikt om corrosie in waterzuiveringsinstallaties te voorkomen.

“Fosfonaten, waaronder NTMPA, vormen een brede chemische familie gebaseerd op het element fosfor. Veel fosfonaten lossen goed op in water en zijn niet-giftige chemicaliën die onder meer worden gebruikt in meststoffen en wasmiddelen”, merkt PNNL op.

Met NTMPA in de hand formuleerde het onderzoeksteam een ​​vloeibare elektrolyt die ijzer onder omgevingsomstandigheden opneemt, waardoor de technologie wordt vereenvoudigd en de kosten worden verlaagd. Tot nu toe heeft het team een ​​energiedichtheid van maximaal 9 wattuur per liter (Wh/L) bereikt. Dat is ver onder de dichtheid van commercieel verkrijgbaar vanadiumstroom batterijen. PNNL verwacht echter dat de ijzerstroombatterij kan worden opgeschaald om vergelijkbare prestaties te leveren, zonder dat dit buitensporige kosten met zich meebrengt.

Blijf ons volgen voor meer informatie daarover. De nieuwe Launchpad voor rasteropslag wordt later dit jaar gelanceerd met een missie om nieuwe technologieën voor energieopslag, zoals de nieuwe PNNL-flowbatterij, zo snel mogelijk naar commerciële toepassing te brengen.

Volg mij @tinamcasey op Bluesky, Threads, Post en LinkedIn.

Afbeelding: Onderzoekers op het gebied van energieopslag van het Pacific Northwest National Laboratory van het Energy Department werken eraan een op ijzer gebaseerde flowbatterij, gericht op het beter presteren dan lithium-ionbatterijen wat betreft duur en kosten.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://cleantechnica.com/2024/04/01/energy-storage-innovators-plumb-iron-age-for-new-coal-killing-batteries/