I de forente arabiske emiraters ørkener er et massivt rent energiprosjekt – som dekker et område omtrent på størrelse med 12 600 fotballbaner – i ferd med å oppnå et gjennombrudd: å bruke solenergi til å levere energi tilsvarende en halv million hjem gjennom natten. Gulfstaten har jevnlig kombinert 5,2 gigawatt (GW) solkapasitet med 19 gigawatt-timer (GWh) batterilagring for å skape verdens største batterisystem.
I mellomtiden, omtrent 7 500 miles unna ved US National Renewable Energy Laboratory i Colorado, utvikler forskere og ingeniører noen av de minste batteriene som noensinne er laget. Disse er bittesmå sammenlignet med nettskala litium-ion-batterier som brukes til å lagre fornybar energi. De er designet for å drive elektroniske merker som skal spore unge laks og ål, som er omtrent 3 tommer (7,5 cm) lange.
Mens tradisjonelle litium-ion-batterier presser grensene for størrelse og skala, kan andre typer batterier spille en like viktig rolle i å utnytte lavkarbonenergi – uten behov for kritiske mineraler som litium, kobolt og nikkel, som har reist bekymringer om miljøskader og skade på sårbare samfunn.
I motsetning til litium-ion-batterier, som har et begrenset antall lade- og utladingssykluser, kan mange av disse alternative batteriteknologiene brukes på ubestemt tid og resirkuleres etter at deres 20-årige levetid er over. Utviklere tyr allerede til et bredt spekter av materialer for å lagre fornybar elektrisitet når den er tilgjengelig og bruke den til å drive alt fra bærbar teknologi til varmenettverk, fabrikker og til og med missiler.
Her er noen av de mest innovative energilagringsteknologiene som lager overskrifter.
Flytende luft
Sent i fjor, på stedet til et tidligere kullkraftverk i Trafford, markerte den tidligere ordføreren i Greater Manchester starten på byggingen av et lenge etterlengtet energilagringsprosjekt som kan utløse "reindustrialiseringen" av regionen. Andy Burnham sa at utviklingen av Trafford green cluster, som inkluderer Carrington "flytende luft" kryobatteri, kan gjøre "dette tiåret det mest spennende siden viktoriansk tid for Greater Manchester."
Enkelt sagt har Carrington-prosjektet – utviklet av den britiske oppstarten Highview Power – som mål å fange fornybar energi når den er rikelig og lagre den som flytende luft. I teorien kan et "kryobatteri" lagre energi i timer, dager eller til og med uker. Vitenskapen er mer kompleks: Carrington bruker overskudd av fornybar energi til å kjøle ned luft til -196°C, og gjør den om til en væske som tar opp 1/700 av sitt opprinnelige volum. Den forblir i denne tilstanden til fornybar energi blir knapp og markedsprisene stiger. Deretter får væsken lov til å bli til gass igjen, og ekspanderer raskt gjennom en turbin for å generere elektrisitet uten utslippene som er typiske for gasskraftverk.
Prosjektet har møtt flere forsinkelser, men når det begynner å operere – forventet innen utgangen av året – vil det gi 300 MWh lagring og levere 50 MW kraft i seks timer. Det er nok ren, fornybar energi til å drive nesten en halv million hjem.
Smeltet salt
Mens energi lagres ved minusgrader i Manchester, brukes den motsatte tilnærmingen i Nevada-ørkenen. Der genererer 10 000 speil elektrisitet for Crescent Dunes-prosjektet, som har brukt de siste 10 årene på å bruke solens kraft til å varme opp et reservoar av kalium- og natriumnitrat til 560°C. Denne temperaturen kan opprettholdes i 10 timer etter solnedgang, og den lagrede termiske energien omdannes deretter til elektrisitet ved å bruke varmen til å drive en tradisjonell roterende turbin.
Smeltet salt-lagring er en effektiv måte å lagre ren elektrisitet som varme. Disse smeltet salt-batteriene fungerer som hovedstrømkilden for de fleste moderne guidede missiler og atomvåpen. De fungerer som "reservebatterier" og holder energi til varmen fra en pyroteknisk ladning – utløst når våpenet avfyres – frigjør den lagrede energien.
På 2020-tallet viste Danmark at smeltet salt-lagring også kunne bidra til å løse utfordringen med å avkarbonisere tungindustri. Landet, en leder innen vindkraft, avduket et storskala smeltet salt-batteriprosjekt tidligere i år med en kapasitet på 1 GWh. Det kan lagre ren elektrisitet i opptil to uker ved å varme opp saltene til rundt 600°C. Når det er nødvendig, sirkuleres det varme saltet gjennom en generator som produserer høy temperatur damp, som kan brukes direkte i industrielle prosesser.
Sand
Akkurat som fornybar elektrisitet kan lagres ved å varme opp salt, kan ren energi også lagres i sand.
I den lille byen Pornainen i Sør-Finland hjelper tusenvis av tonn sand med å lagre energi som brukes til å varme opp skoler, biblioteker og rådhus. Dette bør tillate distriktet å helt slutte å bruke olje i sitt lokale varmenettverk og redusere bruken av flis med omtrent 60%.
Sandbatteriet bruker omtrent 2 000 tonn knust kleberstein for å lagre ren energi som varme, og gir 1 MW termisk kraft og en lagringskapasitet på 100 MWh. Om sommeren kan sandbatteriet – omtrent 13 meter høyt og 15 meter bredt – dekke nesten en måneds varmebehov i Pornainen. Om vinteren kan det dekke nærmere en uke. Dette er omtrent ti ganger større enn en tidligere versjon lansert i landet i 2022, noe som understreker potensialet for sandbatterier til å spille en større rolle i å redusere utslipp over hele Finland.
Svetteteknologi
I Japan utforsker forskere ved Tokyo University of Science om menneskelig svette kan være en levedyktig energikilde for å drive bærbar teknologi.
Ved å behandle kroppen som en energikilde som kan gi kontinuerlig strøm, håper forskerne å løse problemet med å drive sensorene i bærbare enheter uten å stole på små batterier som gjør dem klumpete og krever konstant lading.
Som svar har de utviklet et tynt, bærbart plaster som genererer elektrisitet direkte fra menneskelig svette. Det bruker en enzymatisk biobrenselcelle for å fange kjemiske forbindelser – spesielt laktat – som frigjøres i svette og omdanne dem til strøm. Når svette kommer i kontakt med cellen, utløser enzymer innebygd i plasteret en biokjemisk reaksjon som frigjør elektroner.
Dette betyr at elektrisitet kan genereres uten noen ekstern strømkilde, under daglige aktiviteter som å gå, trene eller gjøre ærender.
Ofte stilte spørsmål
Her er en liste over vanlige spørsmål om de uvanlige batteriene som bruker smeltet salt og menneskelig svette til å lagre fornybar energi, skrevet i en naturlig tone med klare, enkle svar
Spørsmål på nybegynnernivå
Q Vent, bruker vi virkelig menneskelig svette til å lagre energi
A Ja, men ikke på den måten du kanskje tror. Forskere utvikler et supertynt, fleksibelt batteri som bruker saltet i menneskelig svette som et kjemisk drivstoff. Når du svetter, genererer batteriet en liten mengde elektrisitet – nok til å drive bittesmå sensorer eller bærbare enheter.
Q Hva er et smeltet salt-batteri
A Det er et stort industrielt batteri som bruker salt oppvarmet til det blir en væske. Denne flytende saltet fungerer som en svamp og lagrer varme eller elektrisitet. Det brukes hovedsakelig til å lagre energi fra sol- eller vindkraft for senere bruk.
Q Hvorfor trenger vi batterier laget av svette eller smeltet salt
A Vanlige batterier kan være dyre, vanskelige å resirkulere eller ta fyr. Svettebatterier er perfekte for bærbar teknologi fordi de er trygge og aldri trenger lading. Smeltet salt-batterier er flotte for strømnettet fordi de kan lagre enorme mengder energi billig og vare i flere tiår.
Q Hvordan fungerer et svettebatteri egentlig
A Svetten din inneholder salt. Et spesielt enzym i batteriet reagerer med laktatet for å skape en liten elektrisk strøm. Jo mer du svetter, desto mer strøm lager det.
Q Kan et smeltet salt-batteri drive huset mitt
A Ja, men ikke direkte. Disse batteriene bygges vanligvis i stor skala for hele nabolag eller solfarmer. De lagrer varme og omdanner den senere til elektrisitet for å drive tusenvis av hjem.
Avanserte tekniske spørsmål
Q Hva er den største fordelen med smeltet salt-batterier sammenlignet med litium-ion
A Kostnad og levetid. Smeltet salt bruker billige, rikelige materialer. De kan vare i 20-30 år uten å miste mye kapasitet, mens litiumbatterier begynner å svekkes etter 5-10 år. De tar heller ikke fyr.
Q Hvor varmt blir saltet i et smeltet salt-batteri
