Izvor: Klima101 | Petak, 14.01.2022.| 13:49
Izdvojite članak Odštampajte vijest

Mogu li baterije na bazi gvožđa biti jefitinija i bezbjednija varijanata od litijuma

Ilustracija
Ilustracija (Foto: Pixabay.com/Analogicus)
Američka startap kompanija Form Energy prije nekoliko mjeseci objavila je da radi na baterijama zasnovanim na reverzibilnom rđanju, takozvanim gvožđe-vazduh baterijama. Takve baterije, nasuprot danas široko korišćenih litijum-jonskih, trebalo bi da budu značajno jeftinije. Samo gvožđe je rasprostranjenije i industrijski jednostavnije za ekstrakciju od litijuma, što znači i drastično niže troškove. Dobro je poznata i ekološka negativna strana današnjih procesa rudarenja litijuma.

Cilj ovog ambicioznog, svega četiri godine starog američkog startapa je korišćenje njihovih baterija za dugoročno skladištenje električne energije, konkretno za potrebe funkcionisanja električne mreže.

Jedna od najvećih prepreka u procesu prelaska sa fosilnih goriva na obnovljive izvore energije je periodičnost upotrebljivosti energije koju obnovljivi izvori pružaju. Ilustrativan je primjer solarne energije koja, za razliku od sagorevanja fosilnih goriva, usljed smenjivanja dana i noći, nije u stanju da obezbijedi konstantno opskrbljivanje električne mreže. Potreban je način da se višak električne energije koja se proizvede tokom dana uskladišti i da bude dostupan tokom noći. Zbog toga je pronalazak pouzdane tehnologije dugoročnog skladištenja energije od presudnog značaja za široku upotrebu obnovljivih izvora, odnosno ukidanje termoelektrana i smanjenje emisija ugljen-dioksida.

Kako funkcionišu gvožđe-vazduh baterije?

Mnoge kompanije i naučne ustanove imaju mnoštvo prijedloga tehnologija, ali u kompaniji Form Energy uvjereni su da je rješenje koje oni koriste ono pravo. Upotreba danas naširoko korišćenih litijum – jonskih baterija u svrhu dugoročnog skladištenja energije u budućnosti nema smisla, zbog nevjerovatno velike količine potrebnih baterija, kao i zbog ekološke nepodobnosti litijuma. Zato ljudi iz Form Energy-ja vole naglasiti kako njihovo rješenje koristi naširoko dostupne resurse : gvožđe, vodu i vazduh.

Tehnologija gvožđe-vazduh baterija, kao podvrsta metal-vazduh baterija, poznata je kao koncept još od sedamdesetih, ali nije komercijalizovana. Predložena tehnologija zasniva se na reakciji gvožđa sa kiseonikom iz vazduha pri pražnjenju baterije, pri čemu se gradi gvožđe(III)oksid, odnosno rđa. Tada gvožđe mijenjajući svoje oksidaciono stanje otpušta elektrone. Sa druge strane, pri punjenju baterije, električna energija se pretvara u hemijsku tako što se pod dejstvom električne struje dešava suprotna reakcija pri kojoj u procesu redukcije od rđe nastaje elementarno gvožđe, a oslobađa se kiseonik.

Dizajn baterije je takav da njenu ćeliju čine elektroda od gvožđa, zatim takozvana vazdušna elektroda, kao i elektrolit postavljen između njih. Pri procesu pražnjenja, sistem uvlači vazduh iz koga potiče potreban kiseonik, a pri procesu punjenja baterije sistem izbacuje vazduh, obogaćen oslobođenim kiseonikom. Dodatna dobra strana primjene ove tehnologije je što oslobođeni vazduh bude u određenoj mjeri čistiji nego onaj uvučeni od strane sistema.

Baterije se sastoje od deset do dvadeset opisanih ćelija i veličine su mašine za pranje veša. Sistem se sastoji od više hiljada ovakvih baterija spakovanih u kućište koje ih štiti od spoljne sredine. Veličina sistema, odnosno količina upotrebljenih baterija može da varira u zavisnosti od potreba. Kapacitet skladištenja sistema koji zauzima malo manje od pola hektara zemiljišta, otprilike je takav da je, u svojoj gušćoj konfiguraciji pakovanja baterija, u stanju da skladišti oko više od 3 megavata električne energije.

Znatno niži troškovi

Izvršni direktor kompanije, Mateo Haramiljo, bivši je zaposlenik Tesle, gdje je radio na razvoju njihovih sistema za skladištenje energije koji u paru sa solarnim krovovima čine osnovu za dom budućnosti. U ulozi glavnog naučnog referenta, u kompaniji prisutan je i Jet-Ming Čiang, stručnjak sa MIT-a. Izbor tehnologije reverzibilnog rđanja kao osnove za njihov dizajn sistema za dugoročno skladištenje, rezultat je timskog sistematičnog pregleda svih do sada poznatih potencijalnih rješenja ove problematike. Činjenica da nisu izmišljali novu tehnologiju već samo izabrali onu postojeću koja najviše obećava i optimizovali je, omogućila im je da u samo četiri godine predstave funkcionalno rješenje. Tome je doprinjela i kupovina intelektualne svojine i postrojenja ugašene kompanije Fluidic Energy koja se bavila cink-vazduh baterijama.

U intervjuu za portal CleanTechnica Jaramillo tvrdi da su njihovi sistemi u stanju da kontinualno opskrbljuju mrežu tokom 100 sati i duže, što ih stavlja u rang sa postrojenjima zasnovanim na fosilnim gorivima, a ne drugim baterijskim rješenjima. Jaramillo napominje da bi cijena baterija na kojima rade mogla biti desetostruko manja od cijene od litijum-jonskih baterija. To pojeftinjenje prije svega proizilazi iz stostruko manje nabavne cijene sirovine gvožđa, naspram sirovine litijuma. Primjera radi, cijena tone sirovine litijuma (u obliku litijum-karbonata), iznosi više od 10.000 USD, a cijena tone sirovine gvožđa oko 100 USD. Takođe, gvožđe je, za razliku od litijuma, rasprostranjeno na svim dijelovima Zemljine kugle, što ne samo da se odražava na nabavnu cijenu sirovine, nego i pojednostavljuje cijeli proces proizvodnje baterija.

Kao dodatni podsticaj za promovisanje prihvatanja njihovog rješenja za skladištenje energije, kompanija je razvila i potpuno nov softverski alat za modelovanje električnih mreža.

Velike investicije i planovi za budućnost

S obzirom na to da je za njihove sisteme gvožđe ključni sastojak, kompanije iz čelične industrije veoma su zainteresovane za implementaciju ovakvog rješenja. Nije čudno da je kompanija ArcelorMittal, gigant u svijetu rudarenja gvožđa i proizvodnje čelika investirala 25 mil USD u Form Energy u julu ove godine i time bila najveći investitor u okviru runde grupnog investiranja koja je kompletirana u avgustu prilikom koje je prikupljeno 240 mil USD. Među investitorima u Form Energy našao se i čuveni Breakthrough Energy, osnovan od strane Bila Gejtsa, baš u svrhu podsticanja inovativnih rješenja u borbi protiv klimatskih promjena.

Prva prilika za pravdanje investicija i početak implementacije ove tehnologije je gradnja sistema za skladištenje energije za elektrodistribucionog operatera Great River Energy u Minesoti, sa rokom do 2023. godine. Taj projekat treba da ima ulogu dokaza funkcionalnosti i postavljanja primjera mogućnosti dugoročnijeg skladištenja energije, nasuprot danas korišćenog kratkotrajnog. Poželimo im sreću u otvaranju vrata budućnosti bez fosilnih goriva ključem zvanim pouzdano skladištenje energije.

Unos komentara je omogućen samo ulogovanim korisnicima.
Pratite na našem portalu vijesti, tendere, grantove, pravnu regulativu i izvještaje.
Testiraj besplatno!
Prijavite se na naš dnevni ekonomski bilten koji će stizati na vašu mejl adresu krajem svakog radnog dana.
Potpuna informacija je dostupna samo komercijalnim korisnicima-pretplatnicima i neophodno je da se ulogujete.
Testiraj besplatno!
Testiraj besplatno!
Potpuna informacija je dostupna samo komercijalnim korisnicima-pretplatnicima.
Testiraj besplatno!

Ako ste već korisnik, ulogujte se:
Zaboravili ste šifru? Kliknite OVDJE
Za besplatno probno korišćenje, kliknite OVDJE