Gvozdene baterije: Budućnost održive proizvodnje baterija

• Autor:
• Ime autora

  Quantumrun Foresight
• Može 9, 2024

Sažetak uvida

Gvozdene baterije nude obećavajući put dalje od trenutnog oslanjanja na litijum-jonske baterije, koje su poznate po svojoj visokoj gustoći energije, ali i po svojim ekološkim i bezbednosnim nedostacima. Gvozdene baterije, koje koriste uobičajene i bezbedne materijale kao što su gvožđe i vazduh, obećavaju ekološki prihvatljivije i skalabilnije rešenje za skladištenje energije, sa mogućnošću skladištenja energije za znatno duže periode. Ova promjena bi mogla promijeniti način na koji se energija skladišti i koristi u domovima i industrijama, što bi dovelo do veće stabilnosti u opskrbi obnovljivom energijom.

Kontekst gvozdenih baterija

Gvozdene baterije su potencijalna alternativa litijum-jonskim koji dominiraju na tržištu električnih vozila, prenosive elektronike i rešenja za skladištenje na mreži. Litijum-jonske baterije, koje se ističu u isporuci visoke gustine energije, suočavaju se s izazovima u pogledu dostupnosti resursa i zabrinutosti za sigurnost. Nasuprot tome, gvozdene baterije koriste obilne i netoksične materijale, kao što su gvožđe, vazduh i, u nekim slučajevima, so i voda. Ovaj sastav se bavi ekološkim i sigurnosnim pitanjima rudarenja litijuma i odlaganja baterija.

Princip rada gvožđe-vazduh baterija, kako su ga istražile kompanije kao što su Form Energy i istraživačke inicijative koje datiraju iz NASA-inih eksperimenata 1960-ih, zasniva se na elektrohemijskom procesu "obrnute rđe". Ovaj proces uključuje oksidaciju željeza u zraku radi skladištenja energije i redukciju željeznog oksida natrag u željezo za oslobađanje energije. Ovaj mehanizam omogućava ekonomično i skalabilno skladištenje. Štaviše, gvožđe-vazdušne baterije imaju znatno duže trajanje skladištenja, do 100 sati, u poređenju sa otprilike četiri sata koje nude litijum-jonske baterije.

Kompanija za čistu energiju ESS je 2022. razvila baterije sa protokom gvožđa koje koriste rastvor tečnog elektrolita, omogućavajući razdvajanje kapaciteta skladištenja energije od kapaciteta za proizvodnju energije. Ovaj dizajn omogućava isplativo skaliranje skladištenja energije, što je kritična karakteristika za ispunjavanje zahtjeva za skladištenje u mreži i stabilizaciju opskrbe obnovljivom energijom. Saradnja između ESS-a i Portland General Electrica na izgradnji velikog postrojenja za gvozdene baterije naglašava sve veće prepoznavanje potencijala gvozdenih baterija da poboljšaju otpornost mreže i podrže prelazak na obnovljive izvore energije.

Ometajući uticaj

Kako željezne baterije postaju sve raširenije, one bi mogle omogućiti domaćinstvima da skladište višak energije proizvedene iz obnovljivih izvora kao što su solarni paneli, smanjujući oslanjanje na nestabilne mrežne sisteme i smanjujući troškove energije. Ova promjena bi također mogla osnažiti pojedince da aktivno učestvuju na energetskom tržištu, prodajući višak energije natrag u mrežu u vrijeme najveće potražnje. Štaviše, sigurnost baterija na bazi gvožđa i prednosti za životnu sredinu mogle bi ublažiti zabrinutost zbog opasnih materijala u kućama.

Za kompanije, pomak ka tehnologiji željeznih baterija signalizira potrebu da se prilagode strategije i operacije kako bi se iskoristio ovaj trend u nastajanju. Industrije koje zahtijevaju rješenja za skladištenje energije velikih razmjera, kao što su komunalna preduzeća i dobavljači obnovljivih izvora energije, mogu smatrati da su željezne baterije isplativ način upravljanja snabdijevanjem i potražnjom za energijom, posebno u vrijeme van vršnih sati. Ovaj trend bi mogao dovesti do stabilnijih cijena energije i poboljšane pouzdanosti mreže, ohrabrujući dalja ulaganja u projekte obnovljive energije. 

Lokalne i nacionalne vlasti će možda morati da uvedu propise i podsticaje za podsticanje usvajanja željeznih baterija, kao što su subvencije za čista rešenja za skladištenje energije ili standarde za recikliranje baterija kako bi se osigurala zaštita životne sredine. Na međunarodnom planu, saradnja na istraživanju i razvoju tehnologije gvozdenih baterija mogla bi da postane centralna tačka energetske politike, promovišući globalni pristup pristupačnim i čistim rešenjima za skladištenje energije. Ovaj trend bi takođe mogao uticati na politiku energetske bezbednosti, jer bi zemlje bogate resursima gvožđa mogle da dobiju strateški značaj na globalnom energetskom tržištu.

Implikacije željeznih baterija

Šire implikacije željeznih baterija mogu uključivati: 

• Povećane mogućnosti zapošljavanja u regionima sa bogatim resursima gvožđa, jačanje lokalne ekonomije i smanjenje stope nezaposlenosti.
• Pomjeranja na globalnim energetskim tržištima prema zemljama sa značajnim kapacitetima za proizvodnju željeznih baterija, mijenjaju dinamiku međunarodne trgovine.
• Povećana stabilnost mreže i smanjenje incidenata nestanka struje, poboljšanje javne sigurnosti i kvaliteta života.
• Smanjeni troškovi skladištenja obnovljive energije, čineći zelene tehnologije pristupačnijim domaćinstvima sa nižim prihodima.
• Novi poslovni modeli u energetskom sektoru sa fokusom na decentralizovanu proizvodnju i skladištenje energije u zajednici.
• Vlade ulažu više u istraživanje i razvoj za održiva rješenja za pohranu energije, što dovodi do tehnološkog napretka u drugim sektorima.
• Povećan politički fokus na osiguravanje lanaca opskrbe željezom, što može dovesti do novih saveza i sukoba.
• Povećanje potražnje potrošača za energetski neovisnim kućama i poslovnim subjektima, što pokreće inovacije u stambenim i komercijalnim energetskim rješenjima.

Pitanja koja treba razmotriti

• Kako razvoj tehnologije gvozdenih baterija može uticati na vaše odluke prilikom kupovine elektronike ili vozila?
• Kako poboljšani sistemi za skladištenje energije mogu uticati na spremnost i reagovanje u vanrednim situacijama u vašem području?