Поточні батареї – це святий Грааль систем зберігання енергії для енергомереж. Вони дозволяють нам накопичувати енергію від вітру та сонця на «чорний день». Але донедавна вони були надто дорогими, щоб мати реальне значення.
Раніше вони залежали від ванадію. Цей метал рідкісний, його ціна нестабільна, і він дорогий.
Наразі вчені з Університету Королеви в Белфасті (QUB) перевернули гру. Вони створили потокову батарею з урахуванням заліза.
Заліза всюди. Воно дешеве. Воно змінює правила гри.
Рішення за £74, яке може врятувати енергомережу
Доктор Х’ю О’Коннор зайшов у глухий кут. Він писав дисертацію. Йому була потрібна комірка для потокової батареї.
Комерційний варіант коштував від £2000 до £3000. Це божевілля для студентського проекту.
Тому він вирішив спробувати 3D-друк.
Він експериментував. Зазнав невдач. Вносив коригування.
Зрештою його саморобний осередок запрацював. Вона виконала своє завдання. А коштувала копійки.
Але коли він спробував поділитися результатами, уперся у стіну. Дані не збігалися із результатами інших лабораторій. Чому?
Бо всі використовували різне обладнання. Різні деталі. Різні методи збирання.
Порівнювати незрівнянне легко. Порівнювати однакові умови складно.
У науковому співтоваристві спостерігається криза відтворюваності. Він гальмує інновації.
«Якщо ми всі хочемо досягти нульового рівня викидів до 2050 року… значно більше нашої електроенергії має зберігатись у таких технологіях, як потокові батареї».
О’Коннер мав дешевий, робочий осередок. Він міг би її продати. Заробити швидкі гроші.
Але його науковий керівник сказав «ні».
Натомість вони опублікували конструкцію безкоштовно.
Наразі це стандарт. Комплект QUB для потокової батареї коштує близько £74.
До нього входять приблизно десять компонентів. 3D друковані деталі. Мембрана. Ущільнювачі. Електроди. Струмовідводи.
Вони навіть додали інструкцію у стилі «IKEA».
Світ послідував інструкціям.
Чому залізо перемагає ванадій у зберіганні енергії
Поточні батареї зберігають енергію у рідинах. Літій-іонні акумулятори використовують тверді електроди.
Це не просто невелика різниця. Це фундаментальне зрушення в тому, як ми керуємо щільністю потужності та безпекою.
Більшість потокових батарей використовують електроліти на основі ванадію. Ванадія у земній корі більше, ніж літію.
Але просто так його не дістанеш. Виробництво сконцентровано у руках кількох країн. Це створює геополітичні ризики. Ціни скачуть. Масштабування обмежене.
Залізо – інше.
Заліза багато. Воно стійке в екологічному плані. Воно безпечне.
Використання електроліту на основі заліза знімає «вузьку шийку». Воно відкриває шлях для повсюдного впровадження технології.
Китай збудував великі промислові потокові батареї на ванадії. У Шотландії проводились випробування. Але глобальний прогрес іде повільно. Дані суперечливі.
Завдяки дизайну QUB лабораторії у всьому світі використовують ідентичне обладнання.
Це дозволяє проводити надійні, порівняні дослідження. Доктор Джош Бейлі, дослідник Illuminate Fellow у QUB, бачить ситуацію ясно.
Стандартизація науки для прискорення переходу до «чистої енергії»
Відтворюваність – двигун науки. Без неї прогрес застоюється.
Розповсюджуючи цей стандарт, QUB допомагає вченим по всьому світу спілкуватися. Вони використовують однакове обладнання.
Результати є надійними. Висновки масштабуються.
“Ми щиро віримо, що потокові батареї можуть прискорити свій розвиток завдяки цим дослідженням відтворюваності”, – говорить Бейлі.
«Якщо ми всі використовуватимемо одні й ті самі стандарти… технологію можна буде розгорнути швидше».
Мова вже не лише про теорію.
Відновлювані джерела енергії перемагають. Минулого року відновлювана енергетика виробила більше електроенергії, ніж вугілля у світовому масштабі. У Великій Британії було встановлено рекорд із генерації енергії з відновлюваних джерел.
Але нам все ще потрібно її зберігати.
Вітер дме не завжди. Сонце світить який завжди.
Без доступного зберігання ми витрачаємо даремно. Ми відключаємо турбіни, коли попит низький. Ми перевантажуємо мережу.
Поточні батареї вирішують цю проблему. Вони можуть стояти землі. Вони є десятиліттями. Вони не деградують як літій-іонні акумулятори.
Але якщо вони дешеві. І лише якщо вони стандартизовані.
Від одного осередку до промисловості
Прорив полягає не лише у хімії. Він у системі.
О’Коннор і Бейлі переходять від одного осередку до більших стосів.
Одна річ — проводити хімічні досліди у витяжній шафі. Зовсім інше – масштабувати їх до промислового рівня.
“Ви повинні побачити, що відбувається, коли ви об’єднуєте їх у стопку”, – зазначає Бейлі.
«Один осередок, стос, система… це виводить нас на шлях інновацій».
Ми дивимося у майбутнє, де зберігання енергії стане таким самим звичайним явищем, як водопровід. Де ми зберігатимемо надлишок потужності і забиратимемо його, коли це необхідно.
Де батареї на основі заліза, надруковані у лабораторіях та зібрані на кухнях, стануть основою енергомережі з нульовим рівнем викидів.
Все почалося із проблеми за £2000.
Вона завершилася рішенням за £74.
І тепер це будується повсюдно.
Далі — лише інженерія та терпіння.
