Đăng ký cập nhật tin tức hàng ngày từ CleanTechnica trên email. Hoặc theo dõi chúng tôi trên Google Tin tức!

Thời đại đồ sắt đang mong chờ sự trở lại sau nhiều thế kỷ chìm trong bóng tối, và quá trình chuyển đổi năng lượng cuối cùng cũng mang đến cho thời đại này một khởi đầu mới. Sắt là thành phần quan trọng trong các nền tảng lưu trữ năng lượng dài hạn, quy mô lớn mới sẽ đưa nhiều tài nguyên tái tạo hơn vào lưới điện, đảm bảo khả năng phục hồi và độ tin cậy ngay cả khi mặt trời không chiếu sáng hoặc gió không thổi.

Tại sao chúng ta cần nền tảng lưu trữ năng lượng mới?

Mảng pin lithium-ion đã trở thành công nghệ lưu trữ năng lượng phù hợp cho các nguồn tài nguyên tái tạo. Chúng làm dịu đi những biến đổi về điện do tua-bin gió và tấm pin mặt trời tạo ra trong vài giờ mỗi lần, đủ để xử lý hầu hết các công việc quản lý lưới điện hàng ngày cũng như nguồn điện dự phòng khẩn cấp khi cần.

Tuy nhiên, năm nay Bộ Năng lượng Hoa Kỳ sẽ tung ra một máy gia tốc công nghệ lưu trữ năng lượng tiên tiến, trị giá 75 triệu USD, được gọi là Grid Storage Launchpad, và câu hỏi lớn là tại sao. Pin lithium-ion có thể mở rộng quy mô lưới điện, như được minh họa bởi khối lượng lớn 750 MW Mảng pin lithium-ion Moss Landing ở California.

Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã sẵn sàng với câu trả lời. Họ đã thúc đẩy vụ việc thời gian dài nền tảng lưu trữ năng lượng có thể tồn tại ít nhất 10 giờ hoặc lâu hơn để cung cấp cho mạng lưới bão hòa các nguồn năng lượng không liên tục. Với quy mô lớn như vậy nhưng cơ sở Moss Landing chỉ cung cấp thời gian phóng điện trong bốn giờ.

Bộ Năng lượng giải thích: “Mặc dù việc lưu trữ thời gian ngắn hơn hiện đang được lắp đặt để hỗ trợ mức độ sản xuất năng lượng tái tạo ngày nay, nhưng cần có các công nghệ lưu trữ thời gian dài hơn vì nhiều năng lượng tái tạo hơn được triển khai trên lưới điện”.

Ngoài việc kéo dài thời gian hoạt động của hệ thống, Bộ Năng lượng cũng đang tìm cách giảm 90% chi phí, một phần bằng cách triển khai các vật liệu dồi dào trên Trái đất mà không phải chịu chi phí cao, rủi ro chuỗi cung ứng, vấn đề độc tính và nguy cơ hỏa hoạn.

Một giải pháp thay thế đã được chứng minh đã có sẵn, dưới dạng hệ thống lưu trữ thủy điện bơm. Tuy nhiên, ứng dụng của chúng bị giới hạn về mặt địa lý do yêu cầu về nước và độ cao. Các vấn đề văn hóa-xã hội và môi trường cũng có thể gây ra những trở ngại, mặc dù tái sử dụng các địa điểm năng lượng hóa thạch cũ có thể đưa ra một lựa chọn ít gây tranh cãi hơn.

Sự trở lại của thời đại sắt một lần nữa

Thời đại đồ sắt là một di tích của lịch sử thế kỷ 19, chia lịch sử ban đầu của loài người thành ba thời kỳ được xác định bởi một tài liệu chính: Thời kỳ đồ đá, Thời đại đồ đồng và Thời đại đồ sắt. Tất nhiên, không có tài liệu nào trong số này rời khỏi hiện trường hoàn toàn. Đặc biệt, sắt (ký hiệu hóa học Fe) là một đặc điểm nổi bật trong nền kinh tế công nghiệp hiện đại thông qua việc sử dụng nó trong sản xuất thép, cùng các lĩnh vực khác. Là nguyên tố phổ biến thứ tư trên bề mặt Trái đất cũng có ích.

Sắt đã bắt đầu lấn sân sang lĩnh vực lưu trữ năng lượng quy mô nhỏ, một ví dụ là loại mới pin EV lithium-iron-phosphate được phát triển bởi công ty CATL nổi tiếng của Trung Quốc.

Các nhà đổi mới lưu trữ năng lượng quy mô lớn cũng đang bắt đầu khám phá lại sắt với sự hỗ trợ của Bộ Năng lượng. Một ví dụ là công ty khởi nghiệp ESS của Mỹ. Công ty đã nhận được tài trợ từ văn phòng ARPA-E của Bộ Năng lượng cho các dự án có mức thưởng cao, rủi ro cao vào năm 2012, nhằm giúp thương mại hóa loại pin dòng chảy làm từ sắt mới của mình.

Pin dòng chảy triển khai khả năng của hai chất lỏng chuyên dụng để tạo ra điện khi chúng chảy gần nhau, ngăn cách bởi một màng mỏng. ESS nhận bóng và chạy theo nó.

“ESS đã giới thiệu pin dòng chảy hoàn toàn bằng sắt tại Intersolar North America vào năm 2017 và đạt được một cột mốc quan trọng khác vào năm 2019 khi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ — một người rất hâm mộ công nghệ sạch — đã lắp đặt pin lưu lượng Energy Warehouse™ của công ty tại Căn cứ Thủy quân lục chiến Pendleton ở San Diego,” CleanTechnica ghi nhận vào năm 2021.

ESS đã khá bận rộn kể từ đó. Trong số những phát triển gần đây khác, mùa thu năm ngoái công ty đã công bố mối quan hệ hợp tác chiến lược mới với Honeywell.

ESS giải thích: “Mối quan hệ được xây dựng dựa trên sự phát triển hệ thống lưu trữ năng lượng của mỗi công ty và kết hợp thiết kế IFB [pin dòng sắt] được cấp bằng sáng chế, dẫn đầu thị trường của ESS với kiến ​​thức chuyên môn về hệ thống năng lượng và vật liệu tiên tiến của Honeywell”.

Trạng thái than giết chết than, với khả năng lưu trữ năng lượng

Form Energy là một công ty khác của Hoa Kỳ tận dụng sắt để lưu trữ năng lượng lâu dài. Đóng góp của nó cho lĩnh vực này là pin không khí bằng sắt, giúp thúc đẩy khả năng chống gỉ và biến dạng của sắt. “Pin sắt-không khí hoạt động theo đúng nghĩa đen bằng cách cho sắt tiếp xúc với luồng không khí,” CleanTechnica ghi nhận vào năm 2021. “Với sự hỗ trợ từ chất điện phân và màng, kết quả là tạo ra dòng điện và một đống rỉ sét. Sạc pin chỉ đơn giản là đưa một dòng điện vào, biến rỉ sét trở lại thành sắt.”

Điều đó thực sự không đơn giản nhưng Form đã sẵn sàng thương mại hóa nền tảng lưu trữ năng lượng mới của mình. Công ty đang xây dựng nhà máy đầu tiên ở Tây Virginia, chọn thành phố công nghiệp Weirton trên sông Ohio trong số 500 địa điểm được đề xuất khác.

“Sự hấp dẫn bao gồm một phần là sự sẵn có của một cánh đồng nâu phù hợp, nhà máy Weirton Steel bị bỏ hoang trên sông Ohio,” CleanTechnica Được Quan sát. “Việc tiếp cận các hành lang giao thông đường sông, đường sắt và đường cao tốc là một yếu tố khác.”

Tây Virginia có lịch sử lâu đời và sâu sắc trong ngành năng lượng hóa thạch và vẫn nằm trong số các bang sản xuất than và khí đốt tự nhiên hàng đầu ở Hoa Kỳ, vì vậy hơi mỉa mai khi thấy Tây Virginia tổ chức một liên doanh lưu trữ năng lượng nhằm trực tiếp khai thác than. về bức tranh sản xuất điện và khí đốt tự nhiên của Hoa Kỳ.

Tuy nhiên, một số quan chức ở Tây Virginia đã nhìn thấy chữ viết trên bức tường chuyển tiếp năng lượng. Một yếu tố khác ảnh hưởng đến quyết định định cư ở Tây Virginia của Form là gói khuyến khích trị giá 290 triệu đô la do Bộ Phát triển Kinh tế của bang thiết kế.

Rõ ràng Thủ quỹ Tiểu bang của Đảng Cộng hòa Riley Moore đã không nhận được bản ghi nhớ tương tự. Mặc dù bang quê hương của ông sẽ sớm xây dựng một nhà máy sẽ gửi công nghệ lưu trữ năng lượng dài hạn mới trên khắp đất nước, nhưng Moore hiện đang tranh cử vào Quốc hội trên nền tảng bảo vệ năng lượng hóa thạch. Trang web chiến dịch của Moore nêu rõ: “Tôi đã dừng chương trình nghị sự của công ty, chấm dứt đăng ký súng cửa sau, đấu tranh cho sự lựa chọn trường học và đứng lên bảo vệ công việc của chúng tôi chống lại hành lang năng lượng xanh cấp tiến”.

Kiếm vài đô la mỗi tháng để giúp hỗ trợ bảo hiểm công nghệ sạch độc lập giúp đẩy nhanh cuộc cách mạng công nghệ sạch!

Kho lưu trữ năng lượng dựa trên sắt ngày càng tốt hơn cho Hoa Kỳ

Quá nhiều cho nó. Trong khi đó, các nhà nghiên cứu của Bộ Năng lượng tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương đang phát triển một thiết bị mới. pin dòng chảy dựa trên nước dựa trên sắt, với mục đích giảm chi phí và đơn giản hóa chuỗi cung ứng đồng thời cải thiện hiệu suất.

“Các nhà nghiên cứu báo cáo trong Nature Communications PNNL giải thích rằng pin làm từ sắt, quy mô phòng thí nghiệm của họ cho thấy độ ổn định chu kỳ vượt trội trong hơn một nghìn chu kỳ sạc liên tiếp, trong khi vẫn duy trì 98.7% công suất tối đa”.

Họ cho biết thêm: “Để so sánh, các nghiên cứu trước đây về các loại pin làm từ sắt tương tự đã báo cáo sự suy giảm khả năng sạc cao hơn hai bậc, trong số chu kỳ sạc ít hơn”.

Theo mô tả của PNNL, loại pin mới này độc đáo vì nó sử dụng một loại hóa chất công nghiệp thường có sẵn với số lượng lớn, được gọi là nitơ triphosphonate, axit nitrilotri-methylphosphonic hoặc NTMPA. Trong số các ứng dụng khác, NTMA được sử dụng để chống ăn mòn tại các nhà máy xử lý nước.

“Phosphonate, bao gồm NTMPA, là một họ hóa học rộng dựa trên nguyên tố phốt pho. Nhiều phosphonate hòa tan tốt trong nước và là những hóa chất không độc hại được sử dụng trong phân bón, chất tẩy rửa và nhiều ứng dụng khác”, PNNL lưu ý.

Với NTMPA trong tay, nhóm nghiên cứu đã chế tạo ra chất điện phân lỏng có thể chứa sắt trong điều kiện môi trường xung quanh, giúp đơn giản hóa công nghệ và giảm chi phí. Cho đến nay nhóm đã đạt được mật độ năng lượng lên tới 9 watt-giờ/lít (Wh/L). Đó là thấp hơn nhiều so với mật độ có sẵn trên thị trường pin vanadi dòng. Tuy nhiên, PNNL dự đoán rằng pin dòng sắt của họ có thể mở rộng quy mô để mang lại hiệu suất tương đương mà không phát sinh chi phí quá cao.

Hãy theo dõi để biết thêm về điều đó. Cái mới Bảng khởi chạy lưu trữ lưới sẽ ra mắt vào cuối năm nay với sứ mệnh đưa các công nghệ lưu trữ năng lượng mới như pin dòng PNNL mới vào ứng dụng thương mại càng nhanh càng tốt.

Theo dõi tôi @tinamcasey trên Bluesky, Threads, Post và LinkedIn.

Hình ảnh: Các nhà nghiên cứu lưu trữ năng lượng tại Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương của Bộ Năng lượng đang nghiên cứu pin dòng chảy làm từ sắt, nhằm mục đích vượt trội hơn pin lithium-ion về thời lượng và chi phí.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://cleantechnica.com/2024/04/01/energy-storage-innovators-plumb-iron-age-for-new-coal-killing-batteries/