Pitanje skladištenja energije postalo je važno u vrijeme novih načina kretanja i razvoja obnovljivih izvora energije. Iako litijeve baterije danas predstavljaju jedno od glavnih rješenja za pohranu energije, proučavaju se nove metode, bilo da bi se olakšala proizvodnja energije ili kako bi se krajnjem korisniku pomoglo u optimizaciji uporabe iste.
SKLADIŠTENJE ENERGIJE: LITIJSKO-IONSKA BATERIJA I NJEGOVE ALTERNATIVE
Komercijaliziran od ranih 1990-ih, litij-ionski akumulator zauzeo je istaknuto mjesto na tržištu baterija posljednjih desetljeća. Ova tehnologija objedinjuje brojne prednosti koje objašnjavaju njezin uspjeh, ne samo u električnim automobilima, već i u drugim područjima; poput mobilnog telefona. Litij-ionske baterije, posebno njihova gustoća energije (za domet) dobro su prilagođene potrebama automobila.
Vučne baterije električnog vozila moraju se pridržavati vrlo strogih specifikacija: cijena, raspon upotrebljive temperature, trajnost, mogućnost brzog punjenja itd. Neke od ovih kriterija teško je uskladiti: osobito gustoću energije i snagu. Timovi za istraživanje i razvoj neprestano rade na optimizaciji omjera raspona/snage i poboljšanju svih svojstava litij-ionskih baterija. Neophodna za održivu mobilnost, ova optimizacija ide ruku pod ruku s traženjem načina za smanjenje utjecaja baterija na okoliš, osobito kada je u pitanju recikliranje baterija.
Jesu li baterije u čvrstom stanju učinkovitije?
Industrija baterija razvija nove tehnologije kojima je cilj zamijeniti tradicionalni postupak elektrolita koji se koristi u konvencionalnoj proizvodnji baterija. Imajući to na umu, proizvođači razmatraju takozvane „solid state“ baterije koje koriste jednostavnije materijale, bolje upravljaju njihovom uporabnom temperaturom i nude mogućnost povećanja gustoće energije stanica. Za proizvodnju ovog tipa baterija zalažu se metal-litij stručnjaci koji koriste čvrstu površinu litija kao negativni pol unutar baterije.
Također se govori o hibridnim baterijama, s različitim čvrstim ili polučvrstim baterijama kao budućom alternativom tradicionalnim modelima. No, sve te teorije još uvijek imaju dug put: ne očekuje se njihova komercijalizacija na tržištu električnih vozila godinama, pa čak i desetljećima.
Renault-Nissan-Mitsubishi Savez uložio je novac američkoj start-up tvrtki Ionic Material, koju čine stručnjaci za proizvodnju “solid state” baterije..
Tekući elektrolit koji se trenutno koristi u baterijama zamjenjuje se čvrstim materijalom poput, na primjer, polimera. Ova tehnologija koja obećava mora još znatno napredovati prije nego što se može ponuditi kao alternativa današnjim baterijama, osobito za električna vozila!
OSTALE METODE ZA ELEKTROKEMIJSKO SKLADIŠTENJE
Tekuće baterije s redukcijsko-oksidacijskim protokom koriste dva spremnika koji sadrže elektroaktivne elemente i vodljivu ionsku membranu. Njihova je prednost u odvajanju dijela “energije” i dijela “snage”. No njihova je gustoća energije preniska za uporabu u automobilima. Tehnologija se, međutim, može koristiti u stacionarnim skladištima energije.
Druga je mogućnost korištenje natrija kao zamjene za litij; od kojih su obje iz iste alkalno-kemijske obitelji, za stvaranje takozvanih baterija “natrij-ion”. Natrij je bogatiji element od litija, a njegova svojstva nude veći potencijal snage. Ova se tehnologija još uvijek razvija: iako se natrij nalazi u stacionarnom skladištu energije (na visokoj temperaturi), njegovu veliku primjenu u akumulatorima vozila trenutno istražuje samo nekolicina početnika koji pokušavaju industrijalizirati proces.
Sastav različitih elemenata u bateriji mijenja se ovisno o smjeru kretanja. Tehnologija metal-zrak, na primjer, uključuje korištenje metalne elektrode koja se otapa i reformira tijekom ciklusa punjenja/pražnjenja, sa suprotno postavljenom elektrodom koja hvata kisik iz zraka i dodaje ga u kemijsku reakciju, kao u gorivoj ćeliji. Litij i cink mogu se, na primjer, koristiti kao elektrode. U nekim slučajevima punjenje se ne odvija električno, već mehanički: poput aluminija, koji se može umetnuti u obliku patrona. No ovo rješenje još nije spremno odgovoriti na zahtjevne potrebe automobila za energijom.
Na kraju, kemijska svojstva metala mogla bi predstavljati put naprijed za razvoj nove tehnologije. Na primjer, u litij-ionskoj bateriji struja nastaje (između ostalog) kretanjem litijevih iona. Svaki litijev ion nosi naboj. Kad bi kemijski element mogao proizvesti dvostruko veći naboj, kapacitet baterije bi se povećao. Teoretski, to je slučaj s metalima poput kalcija i magnezija, koji imaju ono što je poznato kao ova dvostruka valenca ili “dvovalentno” svojstvo. Budući da je ovaj koncept uglavnom ograničen na istraživanja u sveučilišnim laboratorijima, i dalje je neophodan značajan napredak kako bi se osigurala trajnost ostalih komponenti u ćeliji.
UČINKOVITO SKLADIŠTENJE MEHANIČKE ENERGIJE
Skladištenje energije u obliku električne energije nije jedino rješenje dostupno u ovoj domeni. Mehanička energija također igra ulogu, što se pokazalo u skladištu s crpkom. U ovom procesu, to je kretanje turbine pokrenute porastom i padom vode u rezervoaru koja pohranjuje i oslobađa energiju, prema istom principu kao i brana za hidroelektričnu energiju. Dobivena električna energija može komprimirati zrak u ogromnim komorama, a energija se u tom obliku skladišti sve dok se ne “oslobodi” dekompresijom i pomoću turbine.
U današnje vrijeme čak čujemo o „betonskim“ baterijama: visećim betonskim blokovima koji oslobađaju energiju pri naglom ispuštanju. Sve su to primjeri mnogih mogućnosti mehaničkog skladištenja, koje iznad svega ostaje stacionarna infrastruktura za skladištenje energije.
BATERIJE ZA SAMODOSTATNE GRADOVE
Nakon nekoliko godina i brojnih ciklusa punjenja, kapacitet akumulatora električnog automobila počinje se smanjivati. Proizvođači poput Renaulta te baterije uzimaju za ponovnu uporabu u stacionarnim skladištima električne energije. Ova se tehnologija može koristiti za napajanje zgrade, čak i susjedstva, kada je opskrba energijom prekinuta, te za optimizaciju uporabe energije s niskim udjelom ugljika koju proizvode solarne elektrane i vjetroturbine.
Ulozi su veliki, a u održivom razvoju dolazi do promjena i u metodama proizvodnje energije, koje se mogu nalaziti izravno u gradovima zahvaljujući solarnim panelima, i optimizaciji električne mreže, u malom ili velikom opsegu, kako bi se sve više i više dovoljne zone.
Drugi potencijalni smjer je tehnologija od vozila do mreže (V2G), koju je testirao Mobilize u Nizozemskoj, a koja uključuje ponovno ubrizgavanje niskougljične električne energije iz električnog automobila izravno u mrežu. Tsko primjerice, baterija Renault ZOE -a, kada je priključena na terminal, može poslužiti za skladištenje energije. Ova inovativna tehnologija ide ruku pod ruku s uvođenjem pametnog punjenja u samo vozilo. To pokazuje kako, uz razmatranje alternativnih rješenja, proizvođači optimiziraju današnju uporabu kako bi smanjili utjecaj ugljika u proizvodnji i distribucije električne energije.
*Članak preuzet s Renault Group stranice
