В пустините на Обединените арабски емирства мащабен проект за чиста енергия, обхващащ площ приблизително колкото 12 600 футболни игрища, е на път да постигне пробив: използване на слънчева енергия за захранване, еквивалентно на половин милион домове през цялата нощ. Тази държава от Персийския залив последователно комбинира 5,2 гигавата (GW) слънчев капацитет с 19 гигаватчаса (GWh) батерийно съхранение, за да създаде най-голямата батерийна система в света.
Междувременно, на около 7 500 мили разстояние, в Националната лаборатория за възобновяема енергия на САЩ в Колорадо, изследователи и инженери разработват едни от най-малките батерии, правени някога. Те са миниатюрни в сравнение с литиево-йонните батерии за мрежово съхранение, използвани за съхраняване на възобновяема енергия. Проектирани са да захранват електронни етикети, които ще проследяват млади сьомги и змиорки, дълги около 3 инча (7,5 см).
Докато традиционните литиево-йонни батерии достигат границите на размера и мащаба, други видове батерии биха могли да играят също толкова жизненоважна роля в оползотворяването на нисковъглеродна енергия – без необходимостта от критични минерали като литий, кобалт и никел, които пораждат опасения относно екологичните щети и вредите за уязвимите общности.
За разлика от литиево-йонните батерии, които имат ограничен брой цикли на зареждане и разреждане, много от тези алтернативни батерийни технологии могат да се използват неограничено и да бъдат рециклирани след края на 20-годишния си експлоатационен живот. Разработчиците вече се обръщат към широк набор от материали, за да съхраняват възобновяема електроенергия, когато е налична, и да я използват за захранване на всичко – от носими технологии до отоплителни мрежи, фабрики и дори ракети.
Ето някои от най-иновативните технологии за съхранение на енергия, които са в новините.
Течен въздух
В края на миналата година, на мястото на бивша въглищна централа в Трафорд, бившият кмет на Голям Манчестър отбеляза началото на строителството на дългоочакван проект за съхранение на енергия, който би могъл да предизвика „реиндустриализация“ на региона. Анди Бърнам заяви, че развитието на зеления клъстер в Трафорд, който включва криобатерията за „течен въздух“ в Карингтън, може да направи „това десетилетие най-вълнуващото от Викторианския период за Голям Манчестър“.
С прости думи, проектът Карингтън, разработен от британския стартъп Highview Power, има за цел да улавя възобновяема енергия, когато е в изобилие, и да я съхранява като течен въздух. На теория, „криобатерия“ може да съхранява енергия за часове, дни или дори седмици. Науката е по-сложна: Карингтън използва излишната възобновяема енергия, за да охлади въздуха до -196°C, превръщайки го в течност, която заема 1/700 от първоначалния си обем. Той остава в това състояние, докато възобновяемата енергия стане оскъдна и пазарните цени се повишат. След това течността се оставя да се превърне обратно в газ, като бързо се разширява през турбина, за да генерира електричество без емисиите, типични за газовите електроцентрали.
Проектът е претърпял няколко закъснения, но веднъж щом започне да работи – очаква се до края на годината – ще осигури 300 MWh съхранение и ще доставя 50 MW мощност в продължение на шест часа. Това е достатъчно чиста, възобновяема енергия за захранване на близо половин милион домове.
Разтопена сол
Докато енергията се съхранява при температури под нулата в Манчестър, противоположният подход се използва в пустинята Невада. Там 10 000 огледала генерират електричество за проекта Crescent Dunes, който прекара последните 10 години, използвайки слънчевата енергия за нагряване на резервоар с калиев и натриев нитрат до 560°C. Тази температура може да се поддържа в продължение на 10 часа след залез слънце, а съхранената топлинна енергия след това се преобразува в електричество чрез използване на топлината за задвижване на традиционна въртяща се турбина. Съхранението в разтопена сол е ефективен начин за съхраняване на чисто електричество като топлина. Тези батерии с разтопена сол служат като основен източник на енергия за повечето съвременни управляеми ракети и ядрени оръжия. Те работят като „резервни батерии“, като задържат енергия, докато топлината от пиротехнически заряд – задействан при изстрелването на оръжието – освободи тази съхранена енергия.
През 2020-те години Дания показа, че съхранението в разтопена сол може също да помогне за решаване на предизвикателството за декарбонизиране на тежката промишленост. Страната, лидер в производството на вятърна енергия, представи мащабен проект за батерия с разтопена сол по-рано тази година с капацитет от 1 GWh. Тя може да съхранява чисто електричество до две седмици чрез нагряване на солите до около 600°C. Когато е необходимо, горещата сол се циркулира през генератор, който произвежда високотемпературна пара, която може да се използва директно в промишлени процеси.
Пясък
Точно както възобновяемата електроенергия може да се съхранява чрез нагряване на сол, чистата енергия може да се съхранява и в пясък.
В малкото градче Порнайнен в Южна Финландия хиляди тонове пясък помагат за съхраняването на енергия, използвана за отопление на училища, библиотеки и кметства. Това трябва да позволи на района напълно да спре използването на нефт в местната отоплителна мрежа и да намали употребата на дървесен чипс с около 60%.
Пясъчната батерия използва около 2 000 тона натрошен стеатит, за да съхранява чиста енергия като топлина, осигурявайки 1 MW топлинна мощност и капацитет за съхранение от 100 MWh. През лятото пясъчната батерия – висока около 13 метра и широка 15 метра – може да покрие близо месечната нужда от топлина в Порнайнен. През зимата може да покрие близо седмица. Това е около десет пъти по-голямо от по-ранна версия, пусната в страната през 2022 г., което подчертава потенциала на пясъчните батерии да играят по-голяма роля в намаляването на емисиите във Финландия.
Потна технология
В Япония изследователи от Токийския университет на науките проучват дали човешката пот може да бъде жизнеспособен източник на енергия за захранване на носими технологии.
Като третират тялото като източник на енергия, който може да осигури непрекъснато захранване, изследователите се надяват да решат проблема с захранването на сензорите в носимите устройства, без да разчитат на малки батерии, които ги правят обемисти и изискват постоянно зареждане.
В отговор те разработиха тънък, носим пластир, който генерира електричество директно от човешка пот. Той използва ензимна биогоривна клетка, за да улавя химични съединения – особено лактат – отделяни в потта, и да ги превръща в енергия. Когато потта влезе в контакт с клетката, ензими, вградени в пластира, задействат биохимична реакция, която освобождава електрони.
Това означава, че електричество може да се генерира без външен източник на енергия, по време на ежедневни дейности като ходене, упражнения или вършене на задачи.
Често задавани въпроси
Ето списък с често задавани въпроси за необичайните батерии, които използват разтопена сол и човешка пот за съхраняване на възобновяема енергия, написани с естествен тон и ясни прости отговори.
Въпроси за начинаещи
Q Чакайте, наистина ли използваме човешка пот за съхраняване на енергия
A Да, но не по начина, по който си мислите. Изследователите разработват супертънка, гъвкава батерия, която използва солта в човешката пот като химическо гориво. Когато се потите, батерията генерира малко количество електричество – достатъчно, за да захранва миниатюрни сензори или носими устройства.
Q Какво е батерия с разтопена сол
A Това е голяма промишлена батерия, която използва сол, нагрята, докато стане течна. Тази течна сол действа като гъба, съхранявайки топлина или електричество. Използва се главно за съхраняване на енергия от слънчева или вятърна енергия за по-късна употреба.
Q Защо бихме имали нужда от батерии, направени от пот или разтопена сол
A Обикновените батерии могат да бъдат скъпи, трудни за рециклиране или да се запалят. Потните батерии са перфектни за носими устройства, защото са безопасни и никога не се нуждаят от зареждане. Батериите с разтопена сол са чудесни за енергийната мрежа, защото могат да съхраняват огромни количества енергия евтино и да издържат десетилетия.
Q Как всъщност работи потната батерия
A Потта ви съдържа сол. Специален ензим в батерията реагира с лактата, за да създаде малък електрически ток. Колкото повече се потите, толкова повече енергия произвежда.
Q Може ли батерия с разтопена сол да захранва къщата ми
A Да, но не директно. Тези батерии обикновено се изграждат в голям мащаб за цели квартали или слънчеви паркове. Те съхраняват топлина и по-късно я превръщат в електричество, за да захранват хиляди домове.
Напреднали и технически въпроси
Q Какво е най-голямото предимство на батериите с разтопена сол пред литиево-йонните
A Цена и живот. Разтопената сол използва евтини, изобилни материали. Те могат да издържат 20-30 години без значителна загуба на капацитет, докато литиевите батерии започват да отслабват след 5-10 години. Освен това не се запалват.
Q Колко гореща става солта в батерия с разтопена сол
