Vaikka on monia tapoja, joilla ihmisen toiminta on aiheuttanut ilmastonmuutosta, maailmanlaajuiset sähköntuotantolähteet ovat johtavia syyllisiä. Pienistä tuuli- ja aurinkoenergian tarjonnan nousuista huolimatta, emme ole vielä päässeet pisteeseen, jossa pystyisimme syrjäyttämään fossiiliset polttoaineet, jotka ovat juurtuneet monien maiden voimavalikoimaan.

Mutta miksi näin on edelleen?

Koska uusiutuvat energialähteet tuottavat ajoittain sähköä, tarvitsemme myös tavan varastoida tämä energia vastaamaan verkon kysyntää, kun aurinko ei paista tai tuuli ei puhalla. Tämä on suuri haaste, sillä siirtyminen uusiutuvaan energiaan edellyttää myös pitkäkestoisten, turvallisten ja kohtuuhintaisten energian varastointijärjestelmien perustamista. Sellaisenaan halvan, turvallisen ja vaihtoehtoisen akun löytäminen litiumille on avain neulan siirtämiseen täysin uusiutuvalle energiasektorille.

Litiumioniakkujen lisäksi

Kuten sähköajoneuvoissa, litiumioniakuista on tullut suosittu vaihtoehto verkkoon, koska ne tarjoavat korkean energiatiheyden, modulaarisen ratkaisun energian varastointiin. Litiumioniakkujen käyttö on kuitenkin tuonut mukanaan omat haasteensa, kuten korkeat materiaalikustannukset, tulipalon ja räjähdysvaaran sekä kierrätyskäytäntöjen puutteen, jotka rajoittavat litiumioniakkujen laajaa käyttöönottoa verkkoon.

Yksi uskomattoman lupaava vaihtoehto litiumin korvaamiseksi verkkomittakaavan energian varastoinnissa on ladattava sinkki-ioniakku. Ilmestynyt vasta viimeisen 10 vuoden aikana, sinkki-ioni-akut tarjoavat monia etuja litiumiin verrattuna. Näitä ovat halvemmat materiaalikustannukset, lisääntynyt turvallisuus ja helpommat kierrätysvaihtoehdot.

Verkkolaajuisen energian varastointipotentiaalin ansiosta huomattavasti halvemmalla – ja korkeammalla turvallisuustasolla – sinkki-ioniakkujen laaja kaupallistaminen voisi olla juuri sitä, mitä tarvitaan uusiutuvien energialähteiden integroimiseksi energiainfrastruktuuriin Kanadassa ja muissa maissa.

Akun hinta

Kanadan saavuttamiseksi asetetut hiilidioksidipäästöjen vähentämistavoitteet Nett-Zero Emissions Accountability Act, mukaan lukien verkko, joka käyttää 90-prosenttisesti uusiutuvaa sähköä, sinkki-ioni-akkujen käyttöönotto on ratkaisevan tärkeää.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että uusiutuvista energialähteistä tulee 90–95 prosenttia kaikesta sähköstä, energian varastoinnin kustannusten on oltava alle 150 USD/kWh. Nykyaikaiset litiumionijärjestelmät ovat edelleen noin US$350/kWh. Osittain tämä johtuu korkeista valmistuskustannuksista ja siitä, että ne ovat riippuvaisia ​​kalliista raaka-aineista saavuttaakseen tarvittavan korkean energiatiheyden. nykyaikaiset sähköautot.

Toisaalta sinkki-ioni-akut voivat ratkaista kustannus- ja runsausongelmat. Halpojen, runsaiden materiaalien, kuten sinkin ja mangaanin, käyttö ei ainoastaan ​​tee niistä halvempaa tuotantoa, vaan myös vähentää toimitusketjun häiriöiden tai materiaalipulan riskiä, ​​joka vaikuttaa litiumionimateriaaliin, kuten litiumiin ja koboltti.

- sinkin vuotuinen tuotanto maailmanlaajuisesti yli 100 kertaa litiumiin verrattuna. Puhumattakaan siitä litiumin ja koboltin kysynnän odotetaan ylittävän tarjonnan seuraavan vuosikymmenen aikana.

Sinkki on turvallisempi vaihtoehto

Kanssa tiukat turvallisuusstandardit Koska se on luotu kodeissa, tehtaissa tai sähköverkossa käytettäville akuille, turvallisuus on avainasemassa, jotta yleisö omaksuisi ne. Tällä tavalla sinkki-ioni-akut tarjoavat lisäetua.

- syttyvä ja myrkyllinen liuotinpohjainen litiumioniakkujen elektrolyytti korvataan vesipohjaisella vaihtoehdolla, mikä poistaa palo- ja räjähdysvaaran.

Toisaalta myös litiumioniakkujen turvallinen hävittäminen voi olla vaikea tehtävä, koska ne sisältävät myrkyllisiä yhdisteitä. Näiden paristojen kierrättäminen on tällä hetkellä taloudellisesti mahdotonta korkeiden kustannusten vuoksi Tämä johtaa siihen, että suuri määrä käytettyjä soluja päätyy kaatopaikoille.

Onneksi sinkki-ioniakut yksinkertaistavat käyttöiän päätyttyä käsittelyä. Sinkki-ioniakuissa käytetty myrkytön vesipohjainen elektrolyytti tarkoittaa sitä vakiintuneet menetelmät, kuten lyijyakkujen hävittäminen voidaan käyttää. Myös metallinen sinkkianodi voidaan helposti käyttää uudelleen uusissa akuissa.

Energian varastoinnin tulevaisuus

Saavuttaakseen tavoitteensa 90 prosentin uusiutuvan energian osuudesta vuoteen 2030 mennessä, Kanadan on etsittävä vaihtoehtoja litiumioniakuille mahdollistaakseen energiasektorinsa hiilidioksidipäästöjen vähentämisen. Hyödyntämällä sinkki-ioni-akkujen kustannuksia, runsautta ja turvallisuusetuja Kanada voi nopeuttaa tuuli- ja aurinkoenergian integrointia koko maassa.

Sinkki-ioni-akut tukevat Kanadan hiilidioksidipäästöjen vähentämistavoitteita ja tarjoavat mahdollisuuden hyödyntää nopeasti kasvavia akkumarkkinoita. Vaikka sinkki-ioni-akut ovat suhteellisen uusi tekniikka, niiden mahdollisuuksia tukea verkkolaajuista energian varastointia Kanadassa ja maailmanlaajuisesti ei voida aliarvioida.

Kanadalaisen tutkimuksen ja valmistuksen avulla, mukaan lukien ponnistelut McMaster University ja Dartmouth, NS-pohjainen Salient Energy Inc., sinkki-ioni-akkujen integroinnista voi tulla todellisuutta seuraavien vuosien aikana, mikä tekee Kanadasta alan johtavan aseman.

Author

Myrsky William D Gourley, tohtorikandidaatti, kemiantekniikka, McMaster University ja Drew Higgins, apulaisprofessori, kemiantekniikan laitos, McMaster University

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.