Meld deg på daglige nyhetsoppdateringer fra CleanTechnica på e-post. Eller følg oss på Google Nyheter!

Ny strømningsbatteriteknologi har dvelet på sidelinjen av energilagringsfeltet, overskygget av en tilsynelatende endeløs kaskade av forbedringer i det velkjente feltet litium-ion-batterier. Likevel kan strømningsbatterier bidra til å låse opp mer vind- og solenergi, sammen med potensielle fordeler i lavere kostnader, lengre varighet og redusert miljøfotavtrykk. En slik enhet gjennomgår tester akkurat nå i Chicago, på en ny bensinstasjon fra 1970-tallet utstyrt med EV-ladestasjoner.

Langvarig energilagring for lading av elbiler

Flow-batteriteknologi er bokstavelig talt basert på evnen til to spesialiserte væsker til å generere elektrisitet når de strømmer ved siden av hverandre, atskilt med en tynn membran. I motsetning til litiumionbatterier er oppskalering av et strømningsbatteri en relativt enkel sak å øke størrelsen på tankene som inneholder væskene (les mer om strømningsbatterier her).

Flow-batterivitenskapen dateres tilbake til 19-tallet, men dens anvendelse på nettskala, langvarig energilagring fikk først bred interesse da store mengder periodisk tilgjengelig elektrisitet - nemlig vind- og solkraft - begynte å komme inn i nettet på begynnelsen av 2000-tallet.

Lithium-ion-batterier har gjort en heroisk jobb med å administrere disse på-gjen, av-igjen-ressursene så langt. Imidlertid varer de bare en del av en dag. Mer energilagring, i lengre perioder, vil være nødvendig ettersom vind og sol erstatter flere fossile kraftverk.

I en følgelig, parallell utvikling, etter hvert som flere elektriske kjøretøy kommer ut på veiene, vil det være behov for mer elektrisitet til EV-lading, noe som også vil påvirke behovet for langvarig energilagring.

Et nytt strømningsbatteri med en solid vri

Det amerikanske energidepartementet har sett på forskjellige langvarige løsninger for lading av elbiler, og den siste som vekker oppmerksomhet er et strømningsbatterisystem utviklet av den tyske oppstarten CMBlu, under det proprietære navnet SolidFlow.

Det kan virke som et oksymoron, men navnet refererer til en kombinasjon av strømningsbatteriteknologi og solid state-teknologi.

"Energiomformerstabler er kjernen i vår modulære redoxflow-batteriteknologi, sier CMBlu.

"Både reduksjon og oksidasjon, de elektrokjemiske kjerneprosessene, finner sted i disse stablene, selv om de er fysisk atskilt fra hverandre," legger selskapet til. "Batterieffekten avhenger av materialet og overflatearealet til elektrodene, samt kinetikken til redoksprosessen. Å øke stabelstørrelsen gir høyere utgang."

Når det gjelder varighet, varer litiumbatterier vanligvis i omtrent 4-6 timer, selv om noen nye formler nærmer seg en 8-timers tidsramme. CMUblu oppgir at strømningsbatteriet kan vare 2-3 ganger lenger per syklus enn en typisk 4-timers litium-ion-array.

Elbil lades med et strømningsbatteri på en rehabilitert bensinstasjon fra 1970-tallet

CMBlus nye batteri blir satt på prøve på Smart Energy Plaza, en tidligere bensinstasjon som ligger ved Argonne National Laboratory i Chicago, en filial av det amerikanske energidepartementet.

Bensinstasjonen ble bygget for laboratoriet på 1970-tallet. Gjenopprettet og gjenbrukt som Smart Energy Plaza, brukes anlegget til forskning på integrering av EV-lading med fornybar energi, byggesystemer og energilagring.

"Anlegget kan romme en rekke utstyr, med netttilkoblet effekt på opptil 2 MW og 80 kW solenergi tilgjengelig via forskjellige spenningsbussveier i bygningen (kommersiell 480VAC og 208VAC, bolig 240/120VAC og DC-distribusjon)," Argonne bemerker.

Testen samarbeider med Argonne med Idaho National Laboratory, med mål om å validere teknologien for bruk i spenstige mikronett og EV-lading.

«Samarbeidsprosjektet har som mål å forbedre mikronett i kaldt klima og lage hurtiglading av elbiler rimeligere i undertjente lokalsamfunn,» bemerker Argonne, og legger til at mikronett er ofte brukt i eksterne omgivelser og sykehus eller andre kritiske steder. Det amerikanske forsvarsdepartementet har også adoptert mikronett for å erstatte diesel.

Strømningsbatterier for lading av elbiler i kaldt vær

Hvis du fanget det med kaldt klima, er det en viktig faktor for energilagringssystemer.

I tillegg til å validere CMBlus teknologi, ser de to nasjonale laboratoriene frem til å vise frem sin flytbatteriekspertise. Argonne- og Idaho-laboratoriene ble spesielt valgt ut av energidepartementet for testen.

"Dette tildelte verket gir en unik mulighet for å vise frem styrken til INL og Argonne for å utforske strømningsbatteriytelse ved kaldere enn romtemperaturer, relevant for energilagringsbehov på nordlige breddegrader og vinterforhold," begeistret Kevin Gering, som har tittelen av fremstående stabsforsker ved INL.

I tillegg til mikronettdata samlet på Smart Energy Plaza, vil SolidFlow-batteriet også gjennomgå ytelsestester ved INL Battery Test Center i Idaho, inkludert en vurdering av ytelse under forskjellige temperaturer.

"Denne strenge testingen er avgjørende for å sikre teknologiens pålitelighet i forskjellige miljøer," understreker Argonne.

Flow-batterier kan hjelpe, ikke skade, litium-ion-batterier

CMBlu er spesielt interessert i å promotere SolidFlow som en løsning for hurtiglading av flere elbiler på en gang. I stedet for å øke mengden strøm tilgjengelig fra nettet – noe som er praktisk talt umulig under noen omstendigheter – kan et strømningsbatteri brukes for å bygge opp ekstra lagringskapasitet for toppladetider.

Et strømningsbatteri kan også dra nytte av lavere priser på netttimer utenfor peak for å lagre energi, noe som bidrar til å redusere ladekostnadene for elbiler. I tillegg kan det å koble til solcellepaneler og andre lokale fornybare energiressurser bidra til å redusere kostnadene og forbedre motstandskraften.

Avhengig av lokale kraftforskrifter, kan eiere av ladestasjoner bruke strømningsbatteriet til å selge overflødig kapasitet tilbake til nettet også. CMBlu bemerker at systemet deres er programvareaktivert for å lette slike transaksjoner med engrosenergimarkeder.

Som en potensiell fordel for EV-forsyningskjeden, vil stasjonære strømningsbatterier bidra til å frigjøre flere ressurser for mobile energilagringsapplikasjoner. I stedet for den nåværende situasjonen, der litium og andre kritiske materialer blir avledet til stasjonær energilagring, kan de alle strømme inn i bilforsyningskjeden for elektriske kjøretøy.

Strømningsbatterier og miljøpåvirkninger

Strømningsbatterier kan dukke opp i elektriske biler en dag, selv om den dagen er langt unna. Foreløpig er stasjonær energilagring navnet på spillet, og strømningsbatteriinteressenter er ivrige etter å understreke de miljømessige fordelene med strømningsbatterisystemer fremfor litiumionteknologi.

CMBlu, for eksempel, bemerker at strømningsbatterier ikke bruker metaller og sjeldne jordarter som kreves av litiumbaserte systemer. De er også ikke-giftige og ikke brennbare.

"Våre organiske elektrolytter er fri for sjeldne materialer og konfliktråmaterialer fra prekær, økologisk tvilsom gruvedrift," legger CMBlu til. "I tillegg er de fullt resirkulerbare."

Bortsett fra validering i laboratoriet, er USA i ferd med å få en virkelighetstest av CMBlus teknologi. I august signerte det ikke-for-profit offentlige kraftverket Salt River Project i Arizona et pilotprosjekt for strømningsbatteri for å demonstrere langvarig energilagring i Phoenix-området.

Strømningsbatteriet på 5 megawatt oppfyller 10-timersperioden som brukes av energiavdelingen for å sette minimumsstandarden for langvarige energilagringssystemer.

Phoenix-systemet forventes å være oppe og kjøre i desember 2025, og et ekstra pilotprosjekt er på gang i Milwaukee, så følg med for mer om det.

Følg meg @tinamcasey på Bluesky, Threads, Post og LinkedIn.

Bilde: Energidepartementets Smart Energy Plaza i Chicago vil fungere som en testseng for ny strømningsbatteriteknologi (med tillatelse fra Argonne National Laboratory).

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
• PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
• kilde: https://cleantechnica.com/2023/12/07/new-flow-battery-ev-fast-charging-critical-materials/