ESS يصنع بطارية تدفق 12+ ساعة لتخزين الطاقة المستدامة

2023 مؤلف: Isabella Ferguson | [email protected]. آخر تعديل: 2023-11-26 12:44

جذبت نداء صفارات الإنذار لبطارية التدفق العديد من الباحثين في مجال الطاقة المتجددة بوعدها بتخزين الطاقة على نطاق واسع وطويل الأمد. على عكس صفيفات البطاريات التقليدية التي تصب العصير لمدة أربع ساعات أو نحو ذلك ، يمكن لبطاريات التدفق تخزين ما يكفي من طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية ليوم واحد. هذا النوع من المخرجات طويلة الأمد هو شيء طالما حلمت به وزارة الطاقة الأمريكية ، ومع أخذ ذلك في الاعتبار ، دعونا نلقي نظرة على شركة ESS Inc. المتخصصة في بطاريات التدفق.

وزارة الطاقة الأمريكية تدوم طويلاً لتخزين الطاقة

على الرغم من أن الإدارة السابقة أعلنت حبها لكل الأشياء الأحفورية ، إلا أن وزارة الطاقة الأمريكية كانت تحمل شعلة تخزين الطاقة والطاقة المتجددة طوال السنوات الأربع الماضية. يتضمن ذلك التركيز على بطاريات التدفق والأشكال الأخرى لتخزين الطاقة طويل الأمد ، والآن يبدو أن كل هذا العمل الشاق على وشك أن يؤتي ثماره.

تعمل بطاريات التدفق من خلال السحر الذي يحدث عندما يتدفق سائلين متخصصين متجاورين ، ويفصل بينهما غشاء رقيق فقط (أو لا ، حسب الحالة). التحجيم هو ببساطة مسألة بناء خزانات أكبر (أو أصغر) لإبقاء السوائل منفصلة حتى الحاجة إليها.

إذن ، ما الذي يعيق الأمور؟ التكلفة هي أحد العوامل الرئيسية. استفادت وزارة الطاقة من العديد من المختبرات الفيدرالية والشركات الخاصة للمساعدة في خفض تكلفة بطاريات التدفق ، ويبدو أن الحديد المتوفر بكثرة في الأرض ومنخفض التكلفة وغير السام قد تم تكليفه برفع الأحمال الثقيلة.

في عام 2016 ، حصل مكتب تمويل البحث والتطوير في مجال الطاقة التابع للوكالة ، ARPA-E ، على مبلغ 2 دولار. منح 8 ملايين إلى ESS لتطوير بطارية تدفق جديدة قائمة على الحديد - وليس فقط أي بطارية تدفق جديدة قديمة.

"تعمل أنظمة تخزين الطاقة (ESS) على تطوير بطارية تدفق هجين من الحديد بالكامل فعالة من حيث التكلفة وموثوقة وصديقة للبيئة" ، وهو ARPA-E المتحمّس. وتابعوا ملاحظة أن "تقنية بطارية تدفق ESS تتميز بإلكتروليتات فعالة من حيث التكلفة ، استنادًا إلى الحديد المتوفر بكثرة في الأرض ، وتصميمها المبتكر للبطارية الذي يزيد بشكل كبير من كثافة الطاقة ويمكّن بطارية أصغر وأقل تكلفة."

وأضافت ARPA-E: "إن إنشاء نظام تخزين عالي الأداء ومنخفض التكلفة سيمكن من التبني الواسع لأنظمة تخزين الطاقة الموزعة ويساعد على جلب المزيد من تقنيات الطاقة المتجددة - مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية - إلى الشبكة".

ESS يجلب الحديد لتخزين الطاقة لفترة طويلة

نظرًا لعدم وجود شيء مثل وجبة غداء مجانية ، في عام 2016 ، لاحظت ARPA-E أنه كان هناك شيء واحد صغير في الطريق.

وأوضحوا "في الوقت الحالي ، تمثل بطاريات التدفق أقل من 1٪ من سوق تخزين الطاقة على نطاق الشبكة نظرًا لارتفاع تكاليف نظامها".

حسنًا ، كان ذلك حينها. عرضت ESS بطارية تدفق الحديد بالكامل في Intersolar North America في عام 2017 ووصلت إلى معلم آخر في عام 2019 عندما قامت وزارة الدفاع الأمريكية - وهي من كبار المعجبين بالتكنولوجيا النظيفة - بتركيب بطارية تدفق Energy Warehouse ™ الخاصة بالشركة في قاعدة مشاة البحرية Camp Pendleton في سان دييغو ، حيث أصبحت الطاقة المتجددة شيئًا منذ عام 2011. يكمل نظام تخزين الطاقة الجديد مجموعة شمسية موجودة ويتكامل مع شبكة CleanSpark الصغيرة لمدة تصل إلى ثماني ساعات من التخزين.

في أحدث التطورات ، أطلقت ESS في وقت سابق من هذا الأسبوع إصدارًا جديدًا في شكل Energy Center ™ ، والذي تصفه بأنه "نظام تخزين بطارية طويل الأمد مرن وقابل للتطوير ومستدام بيئيًا."

إنهم لا يمزحون. يعمل مركز الطاقة على تشغيل الجيل التالي من بطارية تدفق ESS ، والتي تعد جيدة لتخزين الطاقة من 6 إلى 16 ساعة ، اعتمادًا على الحجم. قامت ESS أيضًا بضبط تصميمها في حاويات للسماح بالتكديس والتكوينات الأخرى ، والتي توفر ملاءمة وتوسيع نطاق البطارية في المرافق والحرم الجامعي الحالي.

تخزين الطاقة الذي يضع النظافة في التقنية النظيفة

هناك ما هو أكثر من الطاقة المتجددة من كيلوواط الانبعاث الصفري ، وقد بدأ أصحاب المصلحة في الصناعة في إيلاء المزيد من الاهتمام لتأثيرات دورة الحياة من المهد إلى اللحد بما في ذلك إعادة التدوير وإعادة الاستخدام وكذلك مخاطر المواد الخطرة.

هناك بعض الأنشطة المثيرة للاهتمام على قدم وساق في مجال البطاريات التقليدية ، بما في ذلك تطوير مواد كيميائية جديدة توفر ملف تعريف دورة حياة أكثر استدامة. يبحث أصحاب المصلحة في الطاقة المائية التي يتم ضخها أيضًا عن تحسينات تقلل من البصمة البيئية مع خفض التكاليف.

يحول مجال بطارية التدفق أيضًا مزيدًا من الاهتمام لقضايا دورة الحياة والتأثيرات البيئية ، ويولي ESS اهتمامًا.

يوضح ESS قائلاً: "يستخدم مركز الطاقة كيمياء بطاريات تدفق غير ضارة بالبيئة ومستدامة تتكون من الحديد المتوفر بكثرة في الأرض ، والملح ، والماء ، ولا يحتوي على مواد كيميائية خطرة أو معادن أرضية نادرة". "لا تمثل بطارية تدفق الحديد أي مخاطر حريق أو مواد كيميائية أو انفجارات ، مما يلغي الحاجة إلى إخماد الحرائق والاحتواء الثانوي واحتياطات المخاطر ، مما يؤدي إلى توفير تقنية تخزين أكثر خضرة واستدامة وأسهل للسماح بها."

في مراجعة أكثر جافة إلى حد ما للتقنية ، قام فريق بحثي مقره جامعة كاليفورنيا-إيرفين بتضمين كيمياء الحديد بالكامل في دراسة تخزين الطاقة المنشورة في مجلة الإنتاج الأنظف الخريف الماضي ، والتي وصف فيها الباحثون أهمية تركيز الانتباه على تأثيرات دورة حياة تخزين الطاقة.

"في حين أن الهدف الأساسي لزيادة استخدام الطاقة المتجددة على الشبكة هو تخفيف الأثر البيئي ، فإن إنتاج التقنيات التمكينية مثل أنظمة تخزين الطاقة يسبب تأثيرًا بيئيًا. وبالتالي ، فإن فهم تأثير إنتاج أنظمة تخزين الطاقة أمر بالغ الأهمية لتحديد الأداء البيئي العام للطاقة المتجددة من منظور الأنظمة "، كتبوا.

اتبع الفريق نهجًا شاملاً للأنظمة وقام بتحليل ثمانية مجالات ، بما في ذلك تصنيع المواد الخام. في مقارنة بين الحديد وكيميائيات بطارية تدفق الفاناديوم والزنك ، وجد الفريق أن إنتاج بطاريات تدفق الحديد بالكامل أدى إلى أدنى درجات التأثير في ست من فئات التأثير الثمانية مثل إمكانية الاحتباس الحراري ، 73 كجم من ثاني أكسيد الكربون.₂ مكافئ / كيلوواط ساعة ؛ والطلب التراكمي على الطاقة ، 1090 ميجا جول / كيلوواط ساعة.

وخلصوا إلى أن "نتائجنا تشير إلى أن خيارات المواد تغير الأثر البيئي النسبي لإنتاج بطاريات التدفق الثلاث وتوفر إمكانية الحد بشكل كبير من التأثير البيئي المرتبط بإنتاج بطاريات التدفق ونشرها".

ثورة الطاقة المتجددة: لم ترَ شيئًا بعد

تخزين الطاقة هو المفتاح لإضافة المزيد من طاقة الرياح والطاقة الشمسية ، لذا فإن الشيء المثير للاهتمام في كل هذا هو الجدول الزمني. من حيث الحجم الهائل ، فإن جميع تقنيات تخزين الطاقة التي تدعم نمو الطاقة المتجددة حتى الآن في الولايات المتحدة هي تقنية مائية قديمة جيدة الضخ ، حيث تعمل البطاريات التقليدية في المرتبة الثانية ، ولكنها بعيدة.

تخيل الآن مدى السرعة التي يمكن بها للولايات المتحدة - والاقتصاد العالمي - إزالة الكربون إذا انفجرت تقنية تخزين طاقة إضافية كبيرة الحجم ومنخفضة التكلفة على الساحة.

اذا كنت انت، انت لست وحيدا. في ديسمبر الماضي ، سجلت ESS إشارة في إصدار 2021 من قائمة Cleantech Group السنوية لأفضل 100 شركة واتجاهات الاستدامة ، للمرة الثالثة خلال خمس سنوات.