Alhoewel daar baie maniere is waarop menslike aktiwiteite klimaatsverandering teweeggebring het, wêreldwye elektrisiteitsopwekkingsbronne is een van die voorste skuldiges. Ten spyte van klein stygings in die aanbod van wind- en sonkrag, het ons nog nie 'n punt bereik waar ons die fossielbrandstowwe wat in die kragmengsel van baie lande verskans is, kan verdryf nie.
Maar hoekom is dit steeds die geval?
Aangesien hernubare bronne 'n intermitterende toevoer van krag lewer, het ons ook 'n manier nodig om hierdie energie te stoor om aan die vraag van die netwerk te voldoen wanneer die son nie skyn nie, of die wind nie waai nie. Dit is 'n groot uitdaging, aangesien die oorskakeling na hernubare krag ook die vestiging van langdurige, veilige en bekostigbare energiebergingstelsels vereis. As sodanig is die vind van 'n goedkoop, veilige en alternatiewe battery vir litium die sleutel om die naald na 'n heeltemal hernubare kragsektor te skuif.
Behalwe litium-ioon batterye
Soos met elektriese voertuie, het litiumioonbatterye 'n gewilde opsie vir die netwerk geword, aangesien dit 'n hoë energiedigtheid, modulêre oplossing vir energieberging bied. Maar die gebruik van litiumioonbatterye het ook sy eie uitdagings meegebring met hoë koste van materiaal, risiko van brand en ontploffing en gebrek aan herwinningspraktyke wat die wydverspreide aanvaarding van litiumioonbatterye vir die netwerk beperk.
Een ongelooflik belowende opsie om litium te vervang vir energieberging op netskaal, is die herlaaibare sink-ioon battery. Opkomende slegs binne die afgelope 10 jaar, sink-ioonbatterye bied baie voordele bo litium. Dit sluit in goedkoper materiaalkoste, verhoogde veiligheid en makliker herwinningsopsies.
Met roosterskaal energiebergingspotensiaal teen 'n aansienlik goedkoper koste - en hoër vlakke van veiligheid - kan wydverspreide kommersialisering van sinkioonbatterye presies wees wat nodig is om hernubare energie in energie-infrastruktuur in Kanada en ander lande te integreer.
Die koste van 'n battery
Vir Kanada om die dekarbonisasie-teikens wat in die Kanadese gestel is, te bereik Net-nul-emissie-aanspreeklikheidswet, insluitend 'n netwerk wat deur 90 persent hernubare elektrisiteit aangedryf word, sal die ontplooiing van sinkioonbatterye deurslaggewend wees.
Studies het getoon dat vir hernubare energie die bron van 90 tot 95 persent van alle elektrisiteit word, die koste van energieberging moet onder VS$150/kWh wees. Moderne litium-ioon stelsels is steeds sowat US$350/kWh sit. Dit is deels as gevolg van hoë vervaardigingskoste en hul afhanklikheid van duur grondstowwe om die hoë energiedigtheid te bereik wat nodig is vir moderne elektriese voertuie.
Sink-ioon batterye aan die ander kant, kan die koste en oorvloed probleme oplos. Die gebruik van goedkoop, oorvloedige materiale soos sink en mangaan maak dit nie net goedkoper om te vervaardig nie, maar verlaag die risiko van voorsieningsketting-onderbrekings of materiaaltekorte wat litium-ioon-materiale soos litium en kobalt.
Die jaarlikse produksie van sink wêreldwyd is meer as 100 keer dié van litium. Om nie daarvan te praat nie Die vraag na litium en kobalt sal na verwagting binne die volgende dekade swaarder weeg as die aanbod.
Sink is 'n veiliger opsie
Met streng veiligheidstandaarde geskep vir batterye wat in huise, fabrieke of binne die elektriese netwerk gebruik word, is veiligheid die sleutel om die publiek te kry om dit te omhels. Op hierdie manier bied sink-ioonbatterye verdere voordeel.
Die vlambare en giftige oplosmiddelgebaseerde elektroliet van litium-ioonbatterye word vervang met 'n water-gebaseerde alternatief, wat die risiko van brand en ontploffing uitskakel.
Omgekeerd kan die veilige wegdoening van litium-ioonbatterye ook 'n moeilike taak wees, aangesien dit giftige verbindings bevat. Die herwinning van hierdie batterye is tans ekonomies onuitvoerbaar weens hoë koste wat daartoe lei dat groot getalle uitgeputte selle in stortingsterreine beland.
Gelukkig sink-ioon batterye vereenvoudig die einde van die lewe behandeling. Die nie-giftige, waterige elektroliet wat in sink-ioonbatterye gebruik word, beteken dit goed gevestigde metodes soos dié vir loodsuurbatterye wegdoen gebruik kan word. Die metaalsinkanode kan ook maklik in nuwe batterye hergebruik word.
Die toekoms van energieberging
Om sy doelwit van 90 persent hernubare energie teen 2030 te bereik, moet Kanada alternatiewe vir litium-ioonbatterye soek om ontkarbonisering van sy kragsektor moontlik te maak. Deur gebruik te maak van die koste, oorvloed en veiligheidsvoordele van sink-ioonbatterye, kan Kanada die integrasie van wind- en sonkrag regoor die land versnel.
Sink-ioonbatterye ondersteun Kanada se ontkolingsdoelwitte en bewys 'n geleentheid om munt te slaan uit 'n vinnig groeiende batterymark. Alhoewel sink-ioonbatterye 'n relatief nuwe tegnologie is, kan hul potensiaal om energieberging op roosterskaal binne Kanada en wêreldwyd te ondersteun nie onderskat word nie.
Met die hulp van Kanadese navorsing en vervaardiging, insluitend pogings van McMaster Universiteit en Dartmouth, NS-gebaseerde Salient Energy Inc., kan die integrasie van sink-ioonbatterye binne die volgende paar jaar 'n werklikheid word, wat Kanada as 'n bedryfsleier vestig.
Oor Die Skrywer
Storm William D Gourley, PhD-kandidaat, Chemiese Ingenieurswese, McMaster Universiteit en Drew Higgins, Assistent Professor, Departement Chemiese Ingenieurswese, McMaster Universiteit
Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.
