Deși există multe moduri în care activitatea umană a dus la schimbările climatice, sursele globale de producere a energiei electrice sunt printre principalii vinovați. În ciuda micilor creșteri în furnizarea de energie eoliană și solară, nu am ajuns încă într-un punct în care să fim capabili să disloculăm combustibilii fosili care sunt înrădăcinați în mixul de putere al multor țări.

Dar de ce este încă așa?

Deoarece sursele regenerabile furnizează o sursă intermitentă de energie, avem nevoie și de o modalitate de a stoca această energie pentru a satisface cererea rețelei atunci când soarele nu strălucește sau vântul nu bate. Aceasta este o provocare majoră, deoarece trecerea la energie regenerabilă necesită și stabilirea unor sisteme de stocare a energiei de lungă durată, sigure și accesibile. Ca atare, găsirea unei baterii ieftine, sigure și alternative la litiu este cheia pentru a muta acul într-un sector energetic complet regenerabil.

Dincolo de bateriile litiu-ion

Ca și în cazul vehiculelor electrice, bateriile litiu-ion au devenit o opțiune populară pentru rețea, deoarece oferă o densitate mare de energie, soluție modulară pentru stocarea energiei. Dar utilizarea bateriilor litiu-ion a adus și propriile provocări cu costul ridicat al materialelor, riscul de incendiu și explozie și lipsa practicilor de reciclare care limitează adoptarea pe scară largă a bateriilor litiu-ion pentru rețea.

O opțiune incredibil de promițătoare de a înlocui litiul pentru stocarea energiei la scară de rețea este baterie reîncărcabilă zinc-ion. A apărut doar în ultimii 10 ani, bateriile zinc-ion oferă multe avantaje față de litiu. Acestea includ costuri mai ieftine ale materialelor, siguranță sporită și opțiuni de reciclare mai ușoare.

Cu un potențial de stocare a energiei la scară de rețea la un cost considerabil mai ieftin - și niveluri mai mari de siguranță - comercializarea pe scară largă a bateriilor cu ioni de zinc ar putea fi exact ceea ce este necesar pentru a integra sursele regenerabile în infrastructura energetică din Canada și din alte țări.

Costul unei baterii

Pentru ca Canada să atingă țintele de decarbonizare stabilite în Canada Legea privind responsabilitatea privind emisiile nete, inclusiv o rețea alimentată cu 90 la sută din energie electrică regenerabilă, instalarea bateriilor zinc-ion va fi crucială.

Studiile au arătat că, pentru ca sursele regenerabile să devină sursa a 90-95% din toată energia electrică, costul stocării energiei trebuie să fie sub 150 USD/kWh. Sistemele moderne litiu-ion sunt încă în jur de 350 USD/kWh. În parte, acest lucru se datorează costurilor ridicate de producție și dependenței lor de materii prime scumpe pentru a atinge densitatea mare de energie necesară pentru vehicule electrice moderne.

Pe de altă parte, bateriile zinc-ion ar putea rezolva problemele legate de cost și abundență. Utilizarea de materiale ieftine și abundente, cum ar fi zincul și manganul, nu numai că le face mai ieftine de produs, dar scade riscul de întreruperi ale lanțului de aprovizionare sau lipsa de materiale care afectează materialele cu ioni de litiu precum litiu și cobalt.

producția anuală de zinc la nivel global de peste 100 de ori mai mare decât a litiului. Ca să nu mai vorbim de asta se anticipează că cererea de litiu și cobalt va depăși oferta în următorul deceniu.

Zincul este o opțiune mai sigură

cu standarde riguroase de siguranță fiind creată pentru bateriile folosite în case, fabrici sau în rețeaua electrică, siguranța este cheia pentru ca publicul să le accepte. În acest fel, bateriile zinc-ion oferă un avantaj suplimentar.

electrolit pe bază de solvenți inflamabil și toxic al bateriilor litiu-ion este înlocuit cu o alternativă pe bază de apă, eliminând riscul de incendiu și explozie.

În schimb, eliminarea în siguranță a bateriilor litiu-ion poate fi, de asemenea, o sarcină dificilă, deoarece acestea conțin compuși toxici. Reciclarea acestor baterii este în prezent imposibilă din punct de vedere economic din cauza costurilor ridicate conducând la un număr mare de celule uzate care ajung în gropile de gunoi.

Din fericire, bateriile zinc-ion simplifică tratamentul la sfârșitul duratei de viață. Electrolitul apos netoxic folosit în bateriile cu ioni de zinc înseamnă asta metode bine stabilite precum cele pentru eliminarea bateriilor plumb-acid poate fi folosit. De asemenea, anodul metalic de zinc ar putea fi reutilizat cu ușurință în baterii noi.

Viitorul stocării energiei

Pentru a-și atinge obiectivul de 90% energie regenerabilă până în 2030, Canada trebuie să caute alternative la bateriile cu litiu-ion pentru a permite decarbonizarea sectorului său energetic. Folosind costul, abundența și beneficiile de siguranță ale bateriilor cu ioni de zinc, Canada poate accelera integrarea energiei eoliene și solare în întreaga țară.

Bateriile zinc-ion sprijină obiectivele de decarbonizare ale Canadei și se dovedesc o oportunitate de a valorifica o piață a bateriilor în expansiune rapidă. În timp ce bateriile cu ioni de zinc sunt o tehnologie relativ nouă, potențialul lor de a sprijini stocarea energiei la scară în rețea în Canada și în întreaga lume nu poate fi subestimat.

Cu ajutorul cercetării și producției canadiane, inclusiv eforturile de la Universitatea McMaster și Dartmouth, cu sediul în NS Salient Energy Inc., integrarea bateriilor zinc-ion ar putea deveni o realitate în următorii câțiva ani, stabilind Canada ca lider în industrie.

Despre autor

Furtuna William D Gourley, doctorand, Inginerie chimică, Universitatea McMaster și Drew Higgins, profesor asistent, Departamentul de Inginerie Chimică, Universitatea McMaster

Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.