אמנם ישנן דרכים רבות שפעילות אנושית הביאה לשינויי אקלים, מקורות ייצור חשמל עולמיים הם בין האשמים המובילים. למרות עליות קטנות באספקת רוח ואנרגיה סולארית, עדיין לא הגענו לנקודה שבה אנו מסוגלים לעקור ממקומנו את הדלקים המאובנים המושרשים בתמהיל הכוח של מדינות רבות.

אבל למה זה עדיין כך?

מכיוון שמקורות מתחדשים מספקים אספקת חשמל לסירוגין, אנו זקוקים גם לדרך לאגור את האנרגיה הזו כדי לענות על הביקוש של הרשת כאשר השמש אינה זורחת, או שהרוח אינה נושבת. זהו אתגר גדול, שכן המעבר לאנרגיה מתחדשת דורש גם הקמת מערכות אחסון אנרגיה ארוכות טווח, בטוחות ובמחיר סביר. ככזה, מציאת סוללה זולה, בטוחה וחלופית לליתיום היא המפתח להעברת המחט למגזר חשמל מתחדש לחלוטין.

מעבר לסוללות ליתיום-יון

כמו בכלי רכב חשמליים, סוללות ליתיום-יון הפכו לאופציה פופולרית עבור הרשת, מכיוון שהן מציעות פתרון מודולרי בצפיפות אנרגיה גבוהה לאחסון אנרגיה. אבל השימוש בסוללות ליתיום-יון הביא גם לאתגרים משלו עם עלות גבוהה של חומרים, סכנת שריפה ופיצוץ והיעדר שיטות מיחזור המגבילות את האימוץ הנרחב של סוללות ליתיום-יון לרשת.

אפשרות אחת מבטיחה להפליא להחליף ליתיום לאחסון אנרגיה בקנה מידה רשת היא סוללת אבץ-יון נטענת. מתעורר רק ב-10 השנים האחרונות, סוללות אבץ-יון מציעות יתרונות רבים על פני ליתיום. אלה כוללים עלויות חומר זולות יותר, בטיחות מוגברת ואפשרויות מיחזור קלות יותר.

עם פוטנציאל אחסון אנרגיה בקנה מידה רשת בעלות זולה משמעותית - ורמות גבוהות יותר של בטיחות - מסחור נרחב של סוללות אבץ-יון עשוי להיות בדיוק מה שצריך כדי לשלב חומרים מתחדשים בתשתיות אנרגיה בקנדה ובמדינות אחרות.

עלות סוללה

לקנדה להגיע ליעדי שחרור הפחמן שנקבעו בקנדה חוק אפס פליטות אחריות, כולל רשת המופעלת על ידי 90 אחוז חשמל מתחדש, פריסת סוללות אבץ-יון תהיה מכרעת.

מחקרים הראו שכדי שאנרגיה מתחדשת תהפוך למקור של 90 עד 95 אחוז מכלל החשמל, העלות של אחסון אנרגיה חייבת להיות מתחת ל-150 דולר לקוט"ש. מערכות ליתיום-יון מודרניות הן עדיין עומד סביב 350 דולר לקוט"ש. בין השאר, זה נובע מעלויות ייצור גבוהות והסתמכות שלהם על חומרי גלם יקרים כדי להשיג את צפיפות האנרגיה הגבוהה הדרושה עבור רכבים חשמליים מודרניים.

סוללות אבץ-יון, לעומת זאת, יכולות לפתור את בעיות העלות והשפע. שימוש בחומרים זולים בשפע כמו אבץ ומנגן לא רק הופך אותם לזולים יותר לייצור, אלא גם מוריד את הסיכון משיבושים בשרשרת האספקה ​​או מחסור בחומרים המשפיעים על חומרים ליתיום-יון כמו ליתיום קובלט.

אל האני ייצור שנתי של אבץ גלובלי הוא מעל פי 100 מזה של ליתיום. שלא לדבר על זה הביקוש לליתיום וקובלט צפוי לגבור על ההיצע בעשור הקרוב.

אבץ הוא אופציה בטוחה יותר

עם תקני בטיחות מחמירים נוצר עבור סוללות המשמשות בבתים, מפעלים או בתוך רשת החשמל, בטיחות היא המפתח לגרום לציבור לאמץ אותן. בדרך זו, סוללות אבץ-יון מציעות יתרון נוסף.

אל האני אלקטרוליט דליק ורעיל על בסיס ממס של סוללות ליתיום-יון מוחלף בחלופה על בסיס מים, מסיר את הסיכון של שריפה ופיצוץ.

לעומת זאת, השלכה בטוחה של סוללות ליתיום-יון יכולה להיות גם משימה קשה, שכן הן מכילות תרכובות רעילות. מיחזור סוללות אלו אינו אפשרי כיום מבחינה כלכלית בשל עלויות גבוהות מה שמוביל למספר גדול של תאים מבוזבזים שמגיעים למזבלות.

למרבה המזל, סוללות אבץ-יון מפשטות את הטיפול בסוף החיים. האלקטרוליט המימי הלא רעיל המשמש בסוללות אבץ-יון אומר זאת שיטות מבוססות כמו אלה לסילוק סוללות עופרת יכול לשמש. כמו כן, ניתן לעשות שימוש חוזר באנודת האבץ המתכתי בקלות בסוללות חדשות.

העתיד של אגירת אנרגיה

כדי להגיע ליעד של 90 אחוז אנרגיה מתחדשת עד 2030, קנדה חייבת לחפש חלופות לסוללות ליתיום-יון כדי לאפשר שחרור פחמן של מגזר החשמל שלה. מינוף העלות, השפע והיתרונות הבטיחותיים של סוללות אבץ-יון, קנדה יכולה להאיץ את השילוב של אנרגיית רוח ואנרגיה סולארית ברחבי המדינה.

סוללות אבץ-יון תומכות ביעדי שחרור הפחמן של קנדה ומוכיחות הזדמנות לנצל שוק סוללות המתרחב במהירות. בעוד שסוללות אבץ-יון הן טכנולוגיה חדשה יחסית, לא ניתן להמעיט בפוטנציאל שלהן לתמוך באחסון אנרגיה בקנה מידה רשת בקנדה וברחבי העולם.

בעזרת המחקר והייצור הקנדי, כולל מאמצים מ אוניברסיטת מקמאסטר ו-Dartmouth, NS מבוססי Salient Energy Inc., השילוב של סוללות אבץ-יון עשוי להפוך למציאות במהלך השנים הקרובות, ולבסס את קנדה כמובילה בתעשייה.

על המחבר

הסערה וויליאם ד' גורלי, מועמד לדוקטורט, הנדסה כימית, אוניברסיטת מקמאסטר ו דרו היגינס, פרופסור משנה, המחלקה להנדסה כימית, אוניברסיטת מקמאסטר

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.