Όλοι είναι εξοικειωμένοι με τις μπαταρίες, οι περισσότεροι τις χρησιμοποιούν κάθε μέρα της ζωής τους. Υπάρχουν σε όλα τα είδη καταναλωτικών ηλεκτρονικών ειδών από ρολόγια, φορητούς υπολογιστές και κινητά τηλέφωνα. Όταν οι περισσότεροι σκέφτονται μια μπαταρία, μια συνηθισμένη χημική μπαταρία ΑΑ έρχεται στο μυαλό, όπως μπορείτε να βάλετε σε έναν φακό ή ένα τηλεχειριστήριο τηλεόρασης. Ωστόσο, αυτό το είδος τεχνολογίας είναι πολύ πιο διαδεδομένο από αυτό. Οι μπαταρίες μπορούν να έρθουν σε πολλές μορφές και χρησιμοποιούνται εκτενώς στις βιομηχανίες παραγωγής και αποθήκευσης ενέργειας για τη διαχείριση της ηλεκτρικής ενέργειας εντός των δικτύων. Στην πραγματικότητα, η τεχνολογία μπαταριών είναι πιθανό να είναι ο βασικός παράγοντας για την ανάπτυξη της τεχνολογίας ανανεώσιμων πηγών ενέργειας τα επόμενα χρόνια.
Αυτό είναι αποτέλεσμα μιας ιδιορρυθμίας που σχετίζεται με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Σε αντίθεση με άλλες πηγές ενέργειας που μπορούν να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν όπως χρειάζονται, η παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας εξαρτάται από τις καιρικές συνθήκες, εάν οι καιρικές συνθήκες είναι κακές, δεν παράγεται ηλεκτρισμός. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για την ηλιακή ενέργεια που παράγει ενέργεια μόνο κατά τη διάρκεια της ημέρας και καμία τη νύχτα. Αυτό οδηγεί σε πρόβλημα εξισορρόπησης ισχύος, η ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια της ημέρας και της νύχτας, επομένως πρέπει να παράγεται από το δίκτυο για να καλύψει τη ζήτηση.
Ένα πλήρως ανανεώσιμο σύστημα δεν θα πληρούσε αυτή την απαίτηση καθώς η παραγωγή ενέργειας έρχεται και φεύγει. Απαιτείται ένα σύστημα για τη συλλογή της ενέργειας που παράγεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και τη διανομή της όταν χρειάζεται. Εδώ μπαίνουν οι μπαταρίες. Μεγάλες συστοιχίες μπαταριών μπορούν να αποθηκεύσουν την ηλεκτρική ενέργεια και να την απελευθερώσουν όταν χρειάζεται. Συστήματα αυτού του τύπου χρησιμοποιούνται ήδη σήμερα. Μεγάλες συστοιχίες μπαταριών ιόντων λιθίου έχουν κατασκευαστεί ως μέρος του αυστραλιανού δικτύου για την αποθήκευση υπερβολικής ενέργειας. Οι τράπεζες βρίσκονται επί του παρόντος στη δοκιμαστική τους περίοδο για να δοκιμάσουν την αποτελεσματικότητά τους.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι σήμερα η πιο δημοφιλής μορφή μπαταριών στη βιομηχανία, είναι οι μπαταρίες που χρησιμοποιούνται συνήθως σε κινητά τηλέφωνα, ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης καθώς και ηλεκτρικά οχήματα. Αυτό συμβαίνει επειδή είναι, αυτή τη στιγμή, η καλύτερη διαθέσιμη λύση για αυτές τις εφαρμογές. Ωστόσο, έχουν ορισμένα μειονεκτήματα, ιδιαίτερα όταν θέλετε να τα εφαρμόσετε σε μεγάλης κλίμακας αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο, όπως εξετάζουμε σήμερα. Τα υλικά που απαιτούνται για την παραγωγή των μπαταριών είναι δύσκολο να βρεθούν, καθώς εξορύσσονται ως επί το πλείστον σε αφρικανικές χώρες με κακές ηθικές πρακτικές εργασίας, γεγονός που οδηγεί σε μεγάλη εκμετάλλευση στη βιομηχανία εξόρυξης λιθίου.
https://www.energy.gov/eere/articles/how-does-lithium-ion-battery-work
Αυτές οι ανησυχίες σχετικά με την προμήθεια υλικών έχουν επίσης ως αποτέλεσμα οι μπαταρίες ιόντων λιθίου να είναι ακριβές στην παραγωγή τους, επομένως η μονάδα αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας ανά λίβρα που ξοδεύεται, με άλλα λόγια η απόδοση κόστους, είναι χαμηλή. Τέλος, αυτές οι μπαταρίες μπορεί να έχουν κάποιες ανησυχίες σχετικά με τη σταθερότητα, καθώς πολλές μπαταρίες προκαλούν πυρκαγιές μεγάλης κλίμακας στα κέντρα δοκιμών μπαταριών της Αυστραλίας όταν οι μπαταρίες έχουν υπερθερμανθεί. Έτσι, ενώ αυτές οι μπαταρίες είναι εξαιρετικές για μια σειρά καταναλωτικών ηλεκτρονικών συσκευών, δεν είναι τόσο καλές για αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας μεγάλης κλίμακας.
Τι είδους εναλλακτικές λύσεις υπάρχουν; Υπάρχει βέβαια ο παραδοσιακός τρόπος αποθήκευσης ρεύματος… νερού! Τα υδροηλεκτρικά φράγματα βρίσκονται σε όλο τον κόσμο και μια δοκιμασμένη και αληθινή μέθοδος αποθήκευσης και απελευθέρωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Κατά τη διάρκεια της αιχμής παραγωγής ενέργειας, το νερό αντλείται σε μια δεξαμενή και καθώς απαιτείται ηλεκτρική ενέργεια, το νερό απελευθερώνεται από τη δεξαμενή και περνά μέσα από έναν στρόβιλο, παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό το σύστημα έχει χρησιμοποιηθεί για εκατοντάδες χρόνια με τη μια ή την άλλη μορφή, επομένως είναι ένας πολύ αξιόπιστος τρόπος αποθήκευσης μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας. Ωστόσο, έχει ένα μεγάλο μειονέκτημα, δηλαδή τον χώρο και τις επενδύσεις που απαιτούνται για την κατασκευή ενός τόσο μεγάλου έργου. Αυτό το είδος έργου περιορίζεται επίσης σε μια συγκεκριμένη γεωγραφία που απαιτεί μεγάλα υψόμετρα και ορεινά τοπία.
Αυτό που χρειάζεται η τεχνολογία μπαταριών είναι η καινοτομία, ευτυχώς μια σειρά από νέες ιδέες τεχνολογίας μπαταριών βρίσκονται υπό ανάπτυξη για να προσπαθήσουν να καλύψουν αυτό το κενό στην αγορά. Μια συναρπαστική νέα startup με έδρα το Εδιμβούργο έχει αναπτύξει τεχνολογία με παρόμοιο τρόπο με τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς που κινούνται με βαρύτητα που μόλις συζητήσαμε, σηκώνοντας ένα μεγάλο βάρος στη θέση του νερού. Η Gravitricity δημιούργησε ένα κρεβάτι δοκιμής για αυτή τη νέα τεχνολογία στο Prince Albert Dock, Forth με πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα! Ο τελικός στόχος της εταιρείας είναι να εξοπλίσει εκ των υστέρων τα αχρησιμοποίητα ανθρακωρυχεία του Ηνωμένου Βασιλείου ως μακρούς άξονες για την ανύψωση και τη μείωση μεγάλων βαρών για αποθήκευση και απελευθέρωση ηλεκτρικής ενέργειας.
https://www.energylivenews.com/2021/03/10/gravity-energy-storage-project-lifts-off-in-edinburgh/
Τώρα σε ένα άλλο είδος ενέργειας… Θερμική! Ερευνητές σε πολλά ιδρύματα σε όλο τον κόσμο ερευνούν την ανάπτυξη θερμικών μπαταριών. Αυτές οι μπαταρίες θερμαίνουν το υλικό όταν υπάρχει περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας και μετατρέπουν την ίδια θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια για χρήση όταν υπάρχει λιγότερη διαθέσιμη ενέργεια. Οι εκδόσεις υψηλών προδιαγραφών αυτής της τεχνολογίας χρησιμοποιούν λιωμένα άλατα, που θερμαίνονται σε πάνω από 1000 βαθμούς Κελσίου ως υλικό θερμικής αποθήκευσης. Συστήματα όπως αυτό έχουν υποσχεθεί πολλά ως μέθοδος αποθήκευσης ενέργειας, αλλά εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν προβλήματα με τη μετακίνηση των λιωμένων αλάτων προκειμένου να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από αυτά.
Μια έκδοση χαμηλότερων προδιαγραφών αυτής της τεχνολογίας έχει εγκατασταθεί στη Φινλανδία. Το σύστημα, σε συνεργασία με ένα τοπικό χωριό, θερμαίνει την κανονική άμμο στους 500 βαθμούς Κελσίου χρησιμοποιώντας ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Αυτή η αποθηκευμένη ενέργεια μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί όλο το χρόνο για τη σταθερή θέρμανση των τοπικών σπιτιών (ένας ιδιαίτερα σημαντικός παράγοντας για τους κρύους φινλανδικούς χειμώνες). Αυτή η δοκιμαστική ιδέα της πιλοτικής εγκατάστασης είναι ιδιαίτερα συναρπαστική, καθώς είναι ένας εξαιρετικά φθηνός τρόπος αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας και θα μπορούσε εύκολα να ενσωματωθεί στις τοπικές κοινωνίες, παρέχοντας την ευκαιρία να αναπτυχθούν τοπικά μικροδίκτυα.
https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-61996520
Ας ελπίσουμε ότι μπορείτε τώρα να δείτε πόσο σημαντική είναι η τεχνολογία των μπαταριών για το πράσινο μέλλον της γης και πόσο διαφορετικές τεχνολογίες βρίσκονται υπό ανάπτυξη για να διασφαλίσετε ότι η ανανεώσιμη ενέργεια είναι πιο αποτελεσματική και φθηνότερη από ποτέ!