Walaupun terdapat banyak cara aktiviti manusia telah membawa perubahan iklim, sumber penjanaan elektrik global adalah antara punca utama. Walaupun terdapat sedikit peningkatan dalam bekalan tenaga angin dan solar, kita masih belum sampai ke tahap di mana kita mampu menyingkirkan bahan api fosil yang berakar umbi dalam campuran kuasa banyak negara.
Tetapi mengapa ini masih berlaku?
Memandangkan sumber boleh diperbaharui menyampaikan bekalan kuasa yang terputus-putus, kami juga memerlukan cara untuk menyimpan tenaga ini untuk memenuhi permintaan grid apabila matahari tidak bersinar atau angin tidak bertiup. Ini adalah cabaran utama, kerana peralihan kepada kuasa boleh diperbaharui juga memerlukan penubuhan sistem penyimpanan tenaga yang tahan lama, selamat dan mampu milik. Oleh itu, mencari bateri yang murah, selamat dan alternatif kepada litium adalah kunci untuk memindahkan jarum ke sektor kuasa boleh diperbaharui sepenuhnya.
Di luar bateri litium-ion
Seperti kenderaan elektrik, bateri litium-ion telah menjadi pilihan popular untuk grid, kerana ia menawarkan kepadatan tenaga tinggi, penyelesaian modular untuk penyimpanan tenaga. Tetapi penggunaan bateri litium-ion juga telah membawa cabaran tersendiri dengan kos bahan yang tinggi, risiko kebakaran dan letupan serta kekurangan amalan kitar semula yang mengehadkan penggunaan meluas bateri litium-ion untuk grid.
Satu pilihan yang sangat menjanjikan untuk menggantikan litium untuk storan tenaga skala grid ialah bateri zink-ion boleh dicas semula. Muncul hanya dalam tempoh 10 tahun yang lalu, bateri zink-ion menawarkan banyak kelebihan berbanding litium. Ini termasuk kos bahan yang lebih murah, peningkatan keselamatan dan pilihan kitar semula yang lebih mudah.
Dengan potensi penyimpanan tenaga berskala grid pada kos yang jauh lebih murah — dan tahap keselamatan yang lebih tinggi — pengkomersilan meluas bateri zink-ion boleh menjadi apa yang diperlukan untuk mengintegrasikan tenaga boleh diperbaharui ke dalam infrastruktur tenaga di Kanada dan negara lain.
Kos bateri
Untuk Kanada mencapai sasaran penyahkarbonan yang ditetapkan di Kanada Akta Akauntabiliti Pelepasan Sifar Bersih, termasuk grid yang dikuasakan oleh 90 peratus tenaga elektrik boleh diperbaharui, penggunaan bateri zink-ion akan menjadi penting.
Kajian telah menunjukkan bahawa untuk tenaga boleh diperbaharui menjadi sumber 90 hingga 95 peratus daripada semua elektrik, kos penyimpanan tenaga mestilah di bawah AS$150/kWj. Sistem litium-ion moden ialah masih duduk sekitar AS$350/kWj. Sebahagiannya, ini disebabkan oleh kos pembuatan yang tinggi dan pergantungan mereka pada bahan mentah yang mahal untuk mencapai ketumpatan tenaga tinggi yang diperlukan kenderaan elektrik moden.
Bateri zink-ion sebaliknya, boleh menyelesaikan masalah kos dan kelimpahan. Menggunakan bahan yang murah dan banyak seperti zink dan mangan bukan sahaja menjadikannya lebih murah untuk dihasilkan, tetapi mengurangkan risiko daripada gangguan rantaian bekalan atau kekurangan bahan yang menjejaskan bahan litium-ion seperti litium dan kobalt.
. pengeluaran tahunan zink di seluruh dunia lebih 100 kali ganda daripada litium. Apatah lagi permintaan untuk litium dan kobalt dijangka melebihi bekalan dalam dekad akan datang.
Zink adalah pilihan yang lebih selamat
Dengan piawaian keselamatan yang ketat dicipta untuk bateri yang digunakan di rumah, kilang atau dalam grid elektrik, keselamatan adalah kunci untuk mendapatkan orang ramai menerimanya. Dengan cara ini, bateri zink-ion menawarkan kelebihan selanjutnya.
. elektrolit berasaskan pelarut mudah terbakar dan toksik bagi bateri litium-ion digantikan dengan alternatif berasaskan air, menghilangkan risiko kebakaran dan letupan.
Sebaliknya, pelupusan selamat bateri litium-ion juga boleh menjadi tugas yang sukar, kerana ia mengandungi sebatian toksik. Mengitar semula bateri ini pada masa ini tidak dapat dilaksanakan secara ekonomi kerana kos yang tinggi membawa kepada sejumlah besar sel terpakai berakhir di tapak pelupusan.
Mujurlah, bateri zink-ion memudahkan rawatan akhir hayat. Elektrolit berair yang tidak toksik yang digunakan dalam bateri zink-ion bermakna itu kaedah yang mantap seperti yang digunakan untuk pelupusan bateri asid plumbum boleh digunakan. Selain itu, anod zink logam boleh digunakan semula dengan mudah dalam bateri baharu.
Masa depan penyimpanan tenaga
Untuk mencapai matlamatnya iaitu 90 peratus tenaga boleh diperbaharui menjelang 2030, Kanada mesti mencari alternatif kepada bateri litium-ion untuk membolehkan penyahkarbonan sektor kuasanya. Dengan memanfaatkan kos, kelimpahan dan faedah keselamatan bateri zink-ion, Kanada boleh mempercepatkan penyepaduan tenaga angin dan solar di seluruh negara.
Bateri zink-ion menyokong matlamat penyahkarbonan Kanada dan membuktikan peluang untuk memanfaatkan pasaran bateri yang berkembang pesat. Walaupun bateri zink-ion adalah teknologi yang agak baharu, potensinya untuk menyokong storan tenaga skala grid di Kanada dan di seluruh dunia tidak boleh diperkecilkan.
Dengan bantuan penyelidikan dan pembuatan Kanada, termasuk usaha daripada Universiti McMaster dan Dartmouth, berasaskan NS Salient Energy Inc., penyepaduan bateri zink-ion boleh menjadi kenyataan dalam beberapa tahun akan datang, menjadikan Kanada sebagai peneraju industri.
Tentang Pengarang
Ribut William D Gourley, Calon PhD, Kejuruteraan Kimia, Universiti McMaster and Drew Higgins, Penolong Profesor, Jabatan Kejuruteraan Kimia, Universiti McMaster
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
