Литий-ионные батареи создают проблемы для нашего перехода к возобновляемым источникам энергии. Серно-натриевые батареи могут стать решением этой проблемы.
Переход к возобновляемым источникам энергии требует, чтобы мы хранили избыточную энергию в батареях, а затем перераспределяли ее, когда солнце и ветер не удовлетворяют спрос.
Проблема с литий-ионными батареями заключается в том, что литий стоит дорого, а его добыча вредна для окружающей среды. Серно-натриевые батареи являются многообещающей альтернативой. В них используются недорогие материалы, которые можно легко добывать из соленой воды.
Новый тип недорогих батарей может помочь решить проблему хранения возобновляемой энергии, предоставив нам лучший способ аккумулировать солнечную и ветровую энергию, когда солнце не светит, а ветер не дует.
Проблема
30% мировых выбросов CO2 производятся угольными электростанциями, и декарбонизация электрической сети является жизненно важной частью борьбы с изменением климата.Мы можем ускорить переход к экологически чистой электросети, накапливая избыточную энергию в аккумуляторах, но литий-ионные аккумуляторы дороги. Солнечная и ветровая энергия за последние несколько десятилетий значительно подешевела. Однако эти источники по-прежнему зависят от условий окружающей среды — без ветра турбины не могут вращаться, а если солнце не светит, солнечные панели (обычно) не могут собирать энергию.
Это делает данные источники менее стабильными, чем ископаемое топливо, которое может быть отправлено по требованию, поэтому, даже если солнечная и ветровая энергия продолжает расти, коммунальные службы продолжают полагаться на газ для заполнения пробелов и поддержания стабильности электрической сети.
Накопление энергии
Мы можем ускорить переход на возобновляемые источники энергии, накапливая избыточную энергию в аккумуляторах и затем используя ее, когда солнце и ветер не удовлетворяют спрос. Многие новые станции по производству возобновляемой энергии работают в паре с большими банками литий-ионных батарей, но литий стоит дорого, а его добыча вредна для окружающей среды и в других отношениях.
Натриево-серные батареи комнатной температуры (RT Na-S) являются перспективной альтернативой для хранения возобновляемой энергии. Они основаны на химических реакциях между серным катодом и натриевым анодом для хранения и высвобождения электрической энергии, и в них используются недорогие материалы, которые можно даже легко добыть из соленой воды.
Что нового?
Существующие RT Na-S батареи имели ограниченную емкость и короткий жизненный цикл, но теперь существует новый вид RT Na-S батареи, разработанный командой Чжао.
Согласно их статье, устройство имеет в четыре раза большую емкость, чем литий-ионная батарея, и сверхдолговечность — после 1000 циклов оно сохранило около половины своей емкости, что, по словам исследователей, является «беспрецедентным» успехом.
«Это значительный прорыв для развития возобновляемой энергетики, которая, хотя и снижает затраты в долгосрочной перспективе, имеет несколько финансовых барьеров для входа», — сказал Чжао.
Общая картина
Пока что сиднейские исследователи создали и испытали только лабораторные версии своей батареи RT Na-S. Теперь они планируют сосредоточиться на расширении масштаба и коммерциализации технологии, что, вероятно, займет еще несколько лет.
Однако сегодня существует множество других альтернатив литий-ионным батареям, которые можно использовать для хранения возобновляемой энергии, включая долговечные проточные батареи, массивные водяные батареи и батареи, которые хранят электричество в виде тепла в кирпичах, песке и других твердых материалах.
Чем быстрее мы увеличим масштабы использования возобновляемых источников энергии и внедрим больше таких батарей — и инновационно новых, таких как разработка Сиднейского университета, — тем выше наши шансы избежать наихудших последствий изменения климата.
