Birleşik Arap Emirlikleri'nin çöllerinde, yaklaşık 12.600 futbol sahası büyüklüğünde bir alana yayılan devasa bir temiz enerji projesi, bir atılım gerçekleştirmeye hazırlanıyor: Gece boyunca yarım milyon eve yetecek enerjiyi güneş enerjisi kullanarak sağlamak. Körfez ülkesi, dünyanın en büyük batarya sistemini oluşturmak için 5,2 gigavatlık güneş enerjisi kapasitesini 19 gigavatsaatlik batarya depolama ile istikrarlı bir şekilde birleştiriyor.
Bu arada, yaklaşık 12.000 kilometre uzaklıkta, Colorado'daki ABD Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'nda araştırmacılar ve mühendisler şimdiye kadar yapılmış en küçük bataryalardan bazılarını geliştiriyor. Bunlar, yenilenebilir enerji depolamak için kullanılan şebeke ölçekli lityum-iyon bataryalara kıyasla oldukça küçük. Yaklaşık 7,5 cm uzunluğundaki genç somon ve yılan balıklarını takip edecek elektronik etiketlere güç sağlamak için tasarlandılar.
Geleneksel lityum-iyon bataryalar boyut ve ölçek sınırlarını zorlarken, diğer batarya türleri, çevresel hasar ve hassas topluluklara zarar verme konusunda endişelere yol açan lityum, kobalt ve nikel gibi kritik minerallere ihtiyaç duymadan, düşük karbonlu enerjiden yararlanmada benzer şekilde hayati bir rol oynayabilir.
Sınırlı sayıda şarj ve deşarj döngüsüne sahip lityum-iyon bataryaların aksine, bu alternatif batarya teknolojilerinin çoğu süresiz olarak kullanılabilir ve 20 yıllık hizmet ömürlerinin sonunda geri dönüştürülebilir. Geliştiriciler, yenilenebilir elektriği mevcut olduğunda depolamak ve giyilebilir teknolojiden ısıtma ağlarına, fabrikalara ve hatta füzeler kadar her şeye güç sağlamak için çok çeşitli malzemelere yöneliyor.
İşte manşetlere çıkan en yenilikçi enerji depolama teknolojilerinden bazıları.
Sıvı Hava
Geçen yılın sonlarında, Trafford'daki eski bir kömür santrali sahasında, Büyük Manchester'ın eski belediye başkanı, bölgenin "yeniden sanayileşmesini" tetikleyebilecek uzun zamandır beklenen bir enerji depolama projesinin inşaatının başladığını işaret etti. Andy Burnham, Carrington "sıvı hava" kriyobataryasını da içeren Trafford yeşil kümesinin gelişiminin, "Büyük Manchester için bu on yılı Viktorya döneminden bu yana en heyecan verici dönem haline getirebileceğini" söyledi.
Basit bir ifadeyle, İngiliz girişimi Highview Power tarafından geliştirilen Carrington projesi, yenilenebilir enerjiyi bol olduğunda yakalamayı ve sıvı hava olarak depolamayı amaçlıyor. Teoride, bir "kriyobatarya" enerjiyi saatlerce, günlerce ve hatta haftalarca depolayabilir. Bilim daha karmaşık: Carrington, fazla yenilenebilir enerjiyi kullanarak havayı -196°C'ye soğutuyor ve onu orijinal hacminin 700'de biri kadar yer kaplayan bir sıvıya dönüştürüyor. Yenilenebilir enerji kıtlaşana ve piyasa fiyatları yükselene kadar bu halde kalıyor. Ardından, sıvının tekrar gaza dönüşmesine izin veriliyor ve gazla çalışan enerji santrallerine özgü emisyonlar olmadan elektrik üretmek için bir türbinden hızla geçiyor.
Proje birkaç kez ertelendi, ancak faaliyete geçtiğinde (yıl sonuna kadar bekleniyor) 300 MWh depolama sağlayacak ve altı saat boyunca 50 MW güç verecek. Bu, yaklaşık yarım milyon eve yetecek kadar temiz, yenilenebilir enerji demek.
Erimiş Tuz
Manchester'da enerji sıfırın altındaki sıcaklıklarda depolanırken, Nevada çölünde tam tersi bir yaklaşım kullanılıyor. Orada, 10.000 ayna, son 10 yıldır güneşin gücünü kullanarak bir potasyum ve sodyum nitrat rezervuarını 560°C'ye ısıtan Crescent Dunes projesi için elektrik üretiyor. Bu sıcaklık gün batımından sonra 10 saat korunabiliyor ve depolanan termal enerji, geleneksel bir dönen türbini çalıştırmak için ısı kullanılarak elektriğe dönüştürülüyor. Erimiş tuz depolama, temiz elektriği ısı olarak depolamanın etkili bir yoludur. Bu erimiş tuz bataryaları, çoğu modern güdümlü füze ve nükleer silah için ana güç kaynağı olarak hizmet eder. "Yedek bataryalar" olarak çalışırlar, silah ateşlendiğinde tetiklenen bir piroteknik yükün ısısı depolanmış enerjiyi serbest bırakana kadar enerjiyi tutarlar.
2020'lerde Danimarka, erimiş tuz depolamanın ağır sanayiyi karbondan arındırma sorununun çözülmesine de yardımcı olabileceğini gösterdi. Rüzgar enerjisinde lider olan ülke, bu yılın başlarında 1 GWh kapasiteli büyük ölçekli bir erimiş tuz batarya projesini tanıttı. Tuzları yaklaşık 600°C'ye ısıtarak temiz elektriği iki haftaya kadar depolayabiliyor. Gerektiğinde, sıcak tuz, endüstriyel işlemlerde doğrudan kullanılabilen yüksek sıcaklıkta buhar üreten bir jeneratörde dolaştırılıyor.
Kum
Yenilenebilir elektrik tuzu ısıtarak depolanabildiği gibi, temiz enerji kumda da depolanabiliyor.
Güney Finlandiya'daki küçük Pornainen kasabasında, binlerce ton kum, okulları, kütüphaneleri ve belediye binalarını ısıtmak için kullanılan enerjinin depolanmasına yardımcı oluyor. Bu, bölgenin yerel ısıtma şebekesinde tamamen petrol kullanmayı bırakmasına ve odun yongası kullanımını yaklaşık %60 oranında azaltmasına olanak sağlamalı.
Kum bataryası, temiz enerjiyi ısı olarak depolamak için yaklaşık 2.000 ton ezilmiş sabuntaşı kullanıyor ve 1 MW termal güç ile 100 MWh depolama kapasitesi sağlıyor. Yaklaşık 13 metre yüksekliğinde ve 15 metre genişliğindeki kum bataryası, yaz aylarında Pornainen'in neredeyse bir aylık ısı talebini karşılayabiliyor. Kış aylarında ise yaklaşık bir haftalık talebi karşılayabiliyor. Bu, ülkede 2022'de piyasaya sürülen önceki bir versiyondan yaklaşık on kat daha büyük ve kum bataryalarının Finlandiya genelinde emisyonları azaltmada daha büyük bir rol oynama potansiyelini vurguluyor.
Ter Teknolojisi
Japonya'da, Tokyo Bilim Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, insan terinin giyilebilir teknolojiye güç sağlamak için uygun bir enerji kaynağı olup olamayacağını araştırıyor.
Araştırmacılar, vücudu sürekli güç sağlayabilen bir enerji kaynağı olarak ele alarak, giyilebilir cihazlardaki sensörlere, onları hantal hale getiren ve sürekli şarj gerektiren küçük bataryalara güvenmeden güç sağlama sorununu çözmeyi umuyor.
Buna yanıt olarak, doğrudan insan terinden elektrik üreten ince, giyilebilir bir yama geliştirdiler. Terde salınan kimyasal bileşikleri (özellikle laktatı) yakalamak ve bunları güce dönüştürmek için enzimatik bir biyoyakıt hücresi kullanıyor. Ter hücreyle temas ettiğinde, yamaya gömülü enzimler elektronları serbest bırakan bir biyokimyasal reaksiyonu tetikliyor.
Bu, yürümek, egzersiz yapmak veya ayak işlerini halletmek gibi günlük aktiviteler sırasında herhangi bir harici güç kaynağı olmadan elektrik üretilebileceği anlamına geliyor.
Sıkça Sorulan Sorular
İşte, yenilenebilir enerji depolamak için erimiş tuz ve insan teri kullanan sıra dışı bataryalar hakkında, doğal bir dille ve net basit yanıtlarla yazılmış SSS listesi.
Başlangıç Seviyesi Sorular
S Gerçekten enerji depolamak için insan teri mi kullanıyoruz
C Evet ama düşündüğünüz gibi değil Araştırmacılar insan terindeki tuzu kimyasal yakıt olarak kullanan süper ince esnek bir batarya geliştiriyor Terlediğinizde batarya küçük sensörlere veya giyilebilir cihazlara güç sağlamaya yetecek kadar az miktarda elektrik üretiyor
S Erimiş tuz bataryası nedir
C Sıvı hale gelene kadar ısıtılan tuzu kullanan büyük bir endüstriyel bataryadır Bu sıvı tuz bir sünger gibi davranarak ısı veya elektrik depolar Genellikle güneş veya rüzgar enerjisinden elde edilen enerjiyi daha sonra kullanmak üzere depolamak için kullanılır
S Neden ter veya erimiş tuzdan yapılmış bataryalara ihtiyacımız olsun
C Normal bataryalar pahalı olabilir geri dönüştürmesi zordur veya yangın çıkarabilir Ter bataryaları güvenli oldukları ve asla şarj gerektirmedikleri için giyilebilir cihazlar için mükemmeldir Erimiş tuz bataryaları ise büyük miktarlarda enerjiyi ucuza depolayabildikleri ve onlarca yıl dayanabildikleri için elektrik şebekesi için harikadır
S Bir ter bataryası aslında nasıl çalışır
C Teriniz tuz içerir Bataryadaki özel bir enzim laktatla reaksiyona girerek küçük bir elektrik akımı oluşturur Ne kadar çok terlerse o kadar fazla güç üretir
S Bir erimiş tuz bataryası evime güç sağlayabilir mi
C Evet ama doğrudan değil Bu bataryalar genellikle tüm mahalleler veya güneş çiftlikleri için büyük ölçekte inşa edilir Isı depolar ve daha sonra binlerce eve güç sağlamak için bunu elektriğe dönüştürür
İleri Düzey Teknik Sorular
S Erimiş tuz bataryalarının lityum-iyona göre en büyük avantajı nedir
C Maliyet ve kullanım ömrü Erimiş tuz ucuz ve bol bulunan malzemeler kullanır Kapasitelerinde fazla kayıp olmadan 20-30 yıl dayanabilirken lityum bataryalar 5-10 yıl sonra bozulmaya başlar Ayrıca yangın çıkarmazlar
S Bir erimiş tuz bataryasında tuz ne kadar ısınır
