Geležies baterijos: tvarios baterijų gamybos ateitis

• Autorius:
• autoriaus vardas

  Quantumrun Foresight
• Gali 9, 2024

Įžvalgos santrauka

Geležies baterijos yra daug žadantis kelias nuo dabartinės priklausomybės nuo ličio jonų baterijų, kurios žinomos dėl didelio energijos tankio, taip pat dėl ​​aplinkosaugos ir saugos trūkumų. Geležies akumuliatoriai, naudojantys įprastas ir saugias medžiagas, tokias kaip geležis ir oras, žada ekologiškesnį ir keičiamo dydžio energijos kaupimo sprendimą, galintį kaupti energiją žymiai ilgiau. Šis pokytis gali pakeisti energijos saugojimo ir naudojimo būdus namuose ir pramonėje, todėl atsinaujinančios energijos tiekimas būtų stabilesnis.

Geležies baterijų kontekstas

Geležies akumuliatoriai yra potenciali alternatyva ličio jonams, kurie dominuoja elektromobilių, nešiojamosios elektronikos ir tinklo saugojimo sprendimų rinkoje. Ličio jonų baterijos, pasižyminčios dideliu energijos tankiu, susiduria su išteklių prieinamumo ir saugos problemomis. Priešingai, geležies baterijos naudoja daug ir netoksiškų medžiagų, tokių kaip geležis, oras ir, kai kuriais atvejais, druska ir vanduo. Ši kompozicija sprendžia ličio kasybos ir baterijų šalinimo aplinkos ir saugos klausimus.

Geležies-oro baterijų veikimo principas, kurį ištyrė tokios kompanijos kaip „Form Energy“ ir tyrimų iniciatyvos, pradėtos NASA eksperimentais septintajame dešimtmetyje, yra pagrįstas elektrocheminiu „atvirkštinio rūdijimo“ procesu. Šis procesas apima geležies oksidaciją ore, kad būtų kaupiama energija, ir geležies oksido redukciją atgal į geležį, kad būtų išleista energija. Šis mechanizmas leidžia ekonomiškai efektyviai ir keičiamo dydžio saugyklą. Be to, geležies-oro baterijos turi žymiai ilgesnę laikymo trukmę – iki 1960 valandų, palyginti su ličio jonų baterijų siūlomomis maždaug keturiomis valandomis.

2022 m. švarios energijos įmonė ESS sukūrė geležies srauto baterijas, kuriose naudojamas skysto elektrolito tirpalas, leidžiantis atskirti energijos kaupimo pajėgumus nuo energijos gamybos pajėgumų. Šis dizainas leidžia ekonomiškai efektyviai padidinti energijos kaupimo mastelį, o tai yra esminė savybė siekiant patenkinti tinklo saugojimo poreikius ir stabilizuoti atsinaujinančios energijos tiekimą. Bendradarbiavimas tarp ESS ir „Portland General Electric“ kuriant didelio masto geležies baterijų įrenginį pabrėžia didėjantį geležies baterijų potencialo didinti tinklo atsparumą ir remti perėjimą prie atsinaujinančių energijos šaltinių pripažinimą.

Trikdantis poveikis

Kadangi geležinės baterijos vis labiau plinta, jos gali padėti namų ūkiams kaupti perteklinę energiją, pagamintą iš atsinaujinančių šaltinių, pavyzdžiui, saulės baterijų, taip sumažinant priklausomybę nuo nestabilių tinklo sistemų ir energijos sąnaudas. Šis pokytis taip pat galėtų suteikti asmenims galimybę aktyviai dalyvauti energijos rinkoje, parduodant energijos perteklių atgal į tinklą piko metu. Be to, geležies baterijų nauda saugai ir aplinkai gali sumažinti susirūpinimą dėl pavojingų medžiagų namuose.

Įmonėms perėjimas prie geležinių baterijų technologijos rodo poreikį pritaikyti strategijas ir operacijas, kad būtų galima pasinaudoti šia nauja tendencija. Pramonės šakos, kurioms reikalingi didelio masto energijos kaupimo sprendimai, pavyzdžiui, komunalinės paslaugos ir atsinaujinančios energijos tiekėjai, gali rasti geležies baterijų ekonomišką būdą valdyti energijos pasiūlą ir paklausą, ypač ne piko valandomis. Ši tendencija gali lemti stabilesnes energijos kainas ir didesnį tinklo patikimumą, o tai paskatintų tolesnes investicijas į atsinaujinančios energijos projektus. 

Vietos ir nacionalinėms valdžios institucijoms gali tekti įvesti reglamentus ir paskatas, kad būtų skatinamas geležies baterijų naudojimas, pavyzdžiui, subsidijos švarios energijos kaupimo sprendimams arba baterijų perdirbimo standartai, siekiant užtikrinti aplinkos apsaugą. Tarptautiniu mastu bendradarbiavimas geležies baterijų technologijos tyrimų ir plėtros srityje galėtų tapti energijos politikos centru, skatinančiu pasaulinę prieigą prie įperkamų ir švarių energijos kaupimo sprendimų. Ši tendencija gali turėti įtakos ir energetinio saugumo politikai, nes geležies išteklių turtingos šalys gali įgyti strateginę reikšmę pasaulinėje energijos rinkoje.

Geležies baterijų pasekmės

Platesnės geležies baterijų reikšmės gali apimti: 

• Didesnės užimtumo galimybės regionuose, kuriuose gausu geležies išteklių, stiprėja vietos ekonomika ir mažėja nedarbo lygis.
• Pasaulinės energijos rinkose pasislenka į šalis, turinčias didelius geležies baterijų gamybos pajėgumus, o tai keičia tarptautinės prekybos dinamiką.
• Padidėjęs tinklo stabilumas ir sumažintas elektros energijos tiekimo nutraukimas, gerinant visuomenės saugumą ir gyvenimo kokybę.
• Sumažėjusios atsinaujinančios energijos kaupimo išlaidos, todėl ekologiškos technologijos taps prieinamesnės mažesnes pajamas gaunantiems namų ūkiams.
• Nauji verslo modeliai energetikos sektoriuje, daugiausia dėmesio skiriant decentralizuotoms ir bendruomeninėms energijos gamybos ir saugojimo sistemoms.
• Vyriausybės daugiau investuoja į tvaraus energijos kaupimo sprendimų mokslinius tyrimus ir plėtrą, o tai lemia technologijų pažangą kituose sektoriuose.
• Didesnis politinis dėmesys geležies tiekimo grandinių saugumui, galintis sukelti naujų aljansų ir konfliktų.
• Didėjantis vartotojų poreikis nuo energijos nepriklausančių namų ir įmonių, skatinantis naujoves gyvenamųjų ir komercinių energijos sprendimų srityje.

Klausimai, kuriuos reikia apsvarstyti

• Kaip geležinių baterijų technologijos plėtra gali turėti įtakos jūsų sprendimams perkant elektroniką ar transporto priemones?
• Kaip patobulintos energijos kaupimo sistemos galėtų paveikti pasirengimą avarijoms ir reagavimą jūsų vietovėje?