Průtokové baterie jsou svatým grálem systémů skladování energie pro rozvodnou síť. Umožňují nám ukládat energii z větru a slunce na deštivý den. Ale až donedávna byly příliš drahé na to, aby přinesly nějaký skutečný rozdíl.
Dříve byly závislé na vanadu. Tento kov je vzácný, jeho cena je nestabilní a je drahý.
Nyní vědci z Queen’s University Belfast (QUB) obrátili hru vzhůru nohama. Vytvořili streamovací baterii na bázi železa.
Železo je všude. Je to levné. Mění pravidla hry.
Řešení za 74 GBP, které by mohlo zachránit síť
Dr. Hugh O’Connor se dostal do slepé uličky. Psal diplomovou práci. Potřeboval článek pro průtokovou baterii.
Komerční verze stojí mezi 2 000 a 3 000 £. To je šílené pro studentský projekt.
Rozhodl se tedy vyzkoušet 3D tisk.
Experimentoval. Trpěl jsem neúspěchy. Provedeny úpravy.
Nakonec jeho domácí buňka začala fungovat. Svůj úkol splnila. A stálo to penny.
Když se ale pokusil podělit o výsledky, narazil do zdi. Údaje se neshodovaly s výsledky jiných laboratoří. Proč?
Protože každý používal jiné vybavení. Různé detaily. Různé způsoby montáže.
Je snadné porovnávat nesrovnatelné. Srovnávat podobné podmínky je těžké.
Ve vědecké komunitě je krize reprodukovatelnosti. Zpomaluje inovace.
„Pokud všichni chceme dosáhnout nulových čistých emisí do roku 2050… podstatně více naší elektřiny musí být uloženo v technologiích, jako jsou průtokové baterie.“
O’Conner měl levnou fungující buňku. Mohl by to prodat. Vydělávejte rychle peníze.
Ale jeho nadřízený řekl ne.
Místo toho zveřejnili návrh zdarma.
To je nyní standardní. Sada baterií pro streamování QUB stojí kolem 74 GBP.
Obsahuje přibližně deset složek. 3D tištěné díly. Membrána. těsnění. Elektrody. Spodní vodiče.
Dokonce přidali pokyny ve stylu IKEA.
Svět se řídil pokyny.
Proč železo poráží vanad při ukládání energie
Flux baterie uchovává energii v kapalinách. Lithium-iontové baterie používají pevné elektrody.
Není to jen nepatrný rozdíl. Jde o zásadní posun v tom, jak řídíme hustotu výkonu a zabezpečení.
Většina průtokových baterií používá elektrolyty na bázi vanadu. V zemské kůře je více vanadu než lithia.
Ale nemůžete to dostat jen tak. Výroba je soustředěna v rukou několika zemí. To vytváří geopolitická rizika. Ceny poskakují. Měřítko je omezené.
Železo je jiné.
Je tam hodně železa. Je to ekologicky udržitelné. Je to bezpečné.
Použití elektrolytu na bázi železa odstraní úzké hrdlo. Připravuje cestu pro široké přijetí této technologie.
Čína postavila velké průmyslové baterie s tokem pomocí vanadu. Pokusy byly provedeny ve Skotsku. Ale globální pokrok je pomalý. Údaje jsou protichůdné.
Díky designu QUB používají laboratoře po celém světě totožné zařízení.
To umožňuje spolehlivé a srovnatelné studie. Dr Josh Bailey, Illuminate Fellow v QUB, vidí situaci jasně.
Standardizace vědy k urychlení přechodu na čistou energii
Reprodukovatelnost je motorem vědy. Bez toho pokrok stagnuje.
Šířením tohoto standardu QUB pomáhá vědcům po celém světě komunikovat. Používají stejné vybavení.
Výsledky jsou spolehlivé. Nálezy jsou škálovatelné.
“Skutečně věříme, že průtokové baterie mohou urychlit svůj vývoj prostřednictvím těchto studií reprodukovatelnosti,” říká Bailey.
“Pokud budeme všichni používat stejné standardy… technologii lze nasadit rychleji.”
Už to není jen o teorii.
Obnovitelná energie vítězí. V loňském roce obnovitelná energie vyrobila celosvětově více elektřiny než uhlí. Spojené království vytvořilo rekord ve výrobě energie z obnovitelných zdrojů.
Ale musíme to ještě uložit.
Vítr ne vždy fouká. Ne vždy svítí slunce.
Bez dostupného úložiště plýtváme energií. Turbíny vypínáme, když je poptávka nízká. Přetěžujeme síť.
Průtokové baterie tento problém řeší. Mohou stát na zemi. Vydrží desítky let. Nedegradují jako lithium-iontové baterie.
Ale jen pokud jsou levné. A to pouze v případě, že jsou standardizované.
Z jedné buňky do průmyslu
Průlom není jen o chemii. Je v systému.
O’Connor a Bailey se přesunou z jedné buňky do větších hromádek.
Jedna věc je provádět chemické pokusy v digestoři. Zcela jiná je rozšířit je na průmyslovou úroveň.
“Musíte vidět, co se stane, když je naskládáte,” poznamenává Bailey.
“Jedna buňka, zásobník, systém… to nás staví na cestu k inovaci.”
Díváme se do budoucnosti, kde je skladování energie stejně samozřejmostí jako tekoucí voda. Kde uložíme přebytečnou energii a v případě potřeby ji vezmeme zpět.
Kde baterie na bázi železa, vytištěné v laboratořích a sestavené v kuchyních, budou tvořit základ energetické sítě s nulovými emisemi.
Všechno to začalo problémem s 2000 £.
Skončilo to rozhodnutím za 74 liber.
A teď se staví všude.
Pak už je to jen technika a trpělivost.
