Iwaniuk: Elektromobilność ma wreszcie alternatywę do litu
– Poszukiwanie alternatywy dla litu i upowszechnienie innowacyjnych rozwiązań stwarza możliwość lepszego bilansowania systemu gospodarowania energią – pisze Zofia Iwaniuk ze Studenckiego Koła Naukowego Energetyki SGH w BiznesAlert.pl o nowych rozwiązaniach z sektora elektromobilności.
Rosnąca popularność, którą cieszą się samochody elektryczne przyczynia się do wzrostu zapotrzebowania na metale ziem rzadkich. Baterie w tych pojazdach wykonane są między innymi z litu. Wydobycie tego pierwiastka jest niezmiernie kosztowne. Według danych raportowanych przez Benchmark Mineral Intelligence zaspokojenie rosnącego popytu na lit wiąże się z 20-krotnym zwiększeniem wydobycia, więc niezbędny staje się magazyn energii wykorzystujący surowiec ogólnodostępny.
W odpowiedzi na potrzebę naukowcom z Uniwersytetu w Sydney udało się stworzyć model baterii zasilanej solą morską. Zespół badawczy dr Shenlog Zhao opracował baterię, której potencjał do magazynowania energii jest 4-krotnie większy niż litu. Bateria ma zaskakującą długość życia – w temperaturze pokojowej po 1000 cyklach pracy traci jedynie połowę swojej dostępnej pojemności. Akumulatory wykorzystujące sól morską nie są niczym nowym, ich masowe zastosowanie uniemożliwiała mała pojemność energetyczna i krótka żywotność baterii. Pokonanie tych barier wymagało wykorzystania procesu pirolizy i stworzenia elektrod na bazie węgla zwiększających reaktywność siarki i odwracalność reakcji między siarką, a sodem. Jest to istotne osiągnięcie w rozwoju technologii źródeł odnawialnych. Rozwiązanie obniża koszty w długim okresie, ale posiada wiele barier wejścia. Obecnie naukowcom udało się stworzyć i przetestować baterie tylko w warunkach laboratoryjnych. W planach na najbliższe lata jest próba przeskalowania i komercjalizacja technologii.
W branży elektromobilności ważny jest nie tylko rozwój technologii magazynowania energii poprzez akumulatory samochodowe, ale też magazynów energii zlokalizowanych przy punktach ładowania pojazdów. Energie możemy magazynować między innymi w akumulatorach przepływowych, za pomocą magazynów szczytowo-pompowych czy magazynów gromadzących energię w postaci ciepła np. w piasku.
Akumulator przepływowy jest wtórnym (ładowalnym) magazynem z ogniwem paliwowym, w którym w sposób odwracalny energia chemiczna przekształcana jest bezpośrednio w energię elektryczną – elektrolit zawierający jeden lub więcej pierwiastków elektroaktywnych przepływa przez ogniwo elektrochemiczne. Typowa bateria przepływowa to dwa zbiorniki cieczy przepompowywanej przez membranę umieszczoną między dwiema elektrodami. Magazyn używany jest zwykle przy zastosowaniach o wymogu dużej pojemności (1kWh – 10MWh), np. w pojazdach elektrycznych, samodzielnych systemach zasilania czy magazynowaniu energii ze źródeł odnawialnych do wyładowania w okresach szczytowego zapotrzebowania.
Podstawą działania magazynu szczytowo-pompowego jest uwalnianie wody zgromadzonej w górnym zbiorniku na turbinę wodną, w celu produkcji energii w godzinach szczytu. W momencie nadprodukcji energii z OZE woda z drugiego, położonego niżej zbiornika kierowana jest ku górze. Przykładem zastosowania tego rozwiązania jest zlokalizowana w podziemnej jaskini w Alpach elektrownia, która może zmagazynować 20 mln kWh i wytworzyć 900 MW mocy, czyli zasilić aż 900 000 domów czy naładować 400 000 akumulatorów w samochodach elektrycznych
W gospodarowaniu energią ważne jest też wykorzystanie okresów jej nadprodukcji, chociażby w instalacji piaskowej, będącej stalowym kontenerem, który jest w stanie pomieścić setki ton piasku. Nadprodukcja energii elektrycznej wytworzonej ze źródeł odnawialnych wykorzystywana jest do podgrzania piasku do temperatury blisko 600 stopni Celsjusza. Kiedy nadchodzi czas wykorzystania zmagazynowanej energii, gorące powietrze krążące wewnątrz konstrukcji ogrzewa wody w miejskiej sieci grzewczej. Magazyn przechowuje jednak mniej energii na jednostkę objętości niż baterie chemiczne. Cechuje się natomiast niskim kosztem wdrożenia rozwiązania – piasek jest tani i dostępny. Kolejną zaletą takiego magazynu jest brak reakcji chemicznych, dzięki czemu nie przechodzi on procesu starzenia się, który występuje w akumulatorach elektrochemicznych. Budowla z piasku wydaje się też nie mieć negatywnego wpływu na środowisko. Technologia swoje zastosowanie znalazła w ciepłownictwie.
Wzrost zainteresowania elektromobilnością i efektywnym zarządzaniem energią przyczynia się do rozwoju technologii magazynowania energii, a przy tym wspiera wykorzystanie OZE. Niezbędnym elementem transformacji energetycznej i integracji odnawialnych źródeł energii jest zastosowanie technologii i surowców o dużej dostępności oraz relatywnie niskim koszcie. Dlatego poszukiwanie alternatywy dla litu i upowszechnienie innowacyjnych rozwiązań takich jak nowy model baterii zasilanej solą morską, akumulatorów przepływowych, elektrowni szczytowo-pompowych czy piaskowych magazynów ciepła stwarza możliwość lepszego bilansowania systemu gospodarowania energią.
SKNE. Partner BiznesAlert.plhttps://biznesalert.pl/wojna-technologiczna-o-lit-na-razie-na-gieldzie/
