Mens det er mange måter menneskelig aktivitet har ført til klimaendringer, globale kilder til elektrisitetsproduksjon er blant de ledende synderne. Til tross for små oppganger i tilgangen på vind- og solkraft, har vi ennå ikke nådd et punkt hvor vi er i stand til å fjerne fossilt brensel som er forankret i kraftmiksen i mange land.
Men hvorfor er dette fortsatt tilfelle?
Siden fornybare kilder leverer en periodisk tilførsel av kraft, trenger vi også en måte å lagre denne energien på for å møte behovet til nettet når solen ikke skinner, eller vinden ikke blåser. Dette er en stor utfordring, ettersom overgangen til fornybar kraft også krever etablering av langvarige, sikre og rimelige energilagringssystemer. Som sådan er det å finne et billig, trygt og alternativt batteri til litium nøkkelen til å flytte nålen til en fullstendig fornybar kraftsektor.
Utover litium-ion-batterier
Som med elektriske kjøretøy, har litium-ion-batterier blitt et populært alternativ for nettet, siden de tilbyr en høy energitetthet, modulær løsning for energilagring. Men bruken av litium-ion-batterier har også medført sine egne utfordringer med høye materialkostnader, risiko for brann og eksplosjon og mangel på resirkuleringspraksis som begrenser den utbredte bruken av litium-ion-batterier for nettet.
Et utrolig lovende alternativ for å erstatte litium for energilagring i nettskala er oppladbart sink-ion batteri. Har dukket opp bare i løpet av de siste 10 årene, gir sink-ion-batterier mange fordeler fremfor litium. Disse inkluderer billigere materialkostnader, økt sikkerhet og enklere resirkuleringsmuligheter.
Med energilagringspotensial i nettskala til en betydelig billigere kostnad – og høyere sikkerhetsnivåer – kan utbredt kommersialisering av sink-ion-batterier være akkurat det som trengs for å integrere fornybar energi i energiinfrastrukturen i Canada og andre land.
Kostnaden for et batteri
For Canada å nå avkarboniseringsmålene satt i det kanadiske Nett-nullutslippsansvarlighetsloven, inkludert et nett drevet av 90 prosent fornybar elektrisitet, vil utplassering av sink-ion-batterier være avgjørende.
Studier har vist at for at fornybar energi skal bli kilden til 90 til 95 prosent av all elektrisitet, kostnadene for energilagring må være under USD 150/kWh. Moderne litium-ion-systemer er sitter fortsatt rundt USD 350/kWh. Dette skyldes delvis høye produksjonskostnader og deres avhengighet av dyre råvarer for å oppnå den høye energitettheten som trengs for moderne elektriske kjøretøy.
Sink-ion-batterier på den annen side kan løse kostnads- og overflodsproblemene. Bruk av rimelige, rikelige materialer som sink og mangan gjør dem ikke bare billigere å produsere, men reduserer risikoen for forsyningskjedeavbrudd eller materialmangel som påvirker litiumionmaterialer som litium og kobolt.
De årlig produksjon av sink globalt er over 100 ganger litium. For ikke å snakke om det etterspørselen etter litium og kobolt forventes å oppveie tilbudet i løpet av det neste tiåret.
Sink er et tryggere alternativ
Med strenge sikkerhetsstandarder skapt for batterier som brukes i hjem, fabrikker eller innenfor det elektriske nettet, er sikkerhet nøkkelen til å få publikum til å omfavne dem. På denne måten gir sink-ion-batterier ytterligere fordeler.
De brannfarlig og giftig løsningsmiddelbasert elektrolytt av litium-ion-batterier erstattes med et vannbasert alternativ, som fjerner faren for brann og eksplosjon.
Motsatt kan sikker avhending av litium-ion-batterier også være en vanskelig oppgave, siden de inneholder giftige forbindelser. Resirkulering av disse batteriene er for tiden økonomisk umulig på grunn av høye kostnader fører til at store mengder brukte celler havner på søppelfyllinger.
Heldigvis, sink-ion-batterier forenkler behandling ved slutten av levetiden. Den ikke-giftige, vandige elektrolytten som brukes i sink-ion-batterier betyr det veletablerte metoder som for avhending av blybatterier kan bli brukt. Den metalliske sinkanoden kan også enkelt gjenbrukes i nye batterier.
Fremtiden for energilagring
For å nå målet om 90 prosent fornybar energi innen 2030, må Canada se etter alternativer til litium-ion-batterier for å muliggjøre avkarbonisering av kraftsektoren. Ved å utnytte kostnadene, overfloden og sikkerhetsfordelene ved sink-ion-batterier kan Canada akselerere integreringen av vind- og solenergi over hele landet.
Sink-ion-batterier støtter Canadas avkarboniseringsmål og viser en mulighet til å utnytte et raskt voksende batterimarked. Mens sink-ion-batterier er en relativt ny teknologi, kan ikke deres potensiale til å støtte energilagring i nettskala i Canada og over hele verden undervurderes.
Ved hjelp av kanadisk forskning og produksjon, inkludert innsats fra McMaster University og Dartmouth, NS-basert Salient Energy Inc., kan integreringen av sink-ion-batterier bli en realitet i løpet av de neste årene, og etablere Canada som en industrileder.
Om forfatteren
Stormen William D Gourley, PhD-kandidat, kjemiteknikk, McMaster University og Drew Higgins, adjunkt, Institutt for kjemiteknikk, McMaster University
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
