باتری های دارای زنگ زدگی می توانند به کاهش شکاف ذخیره انرژی اروپا کمک کنند

یک استارت‌آپ هلندی فکر می‌کند که پاسخی به دو مورد از بزرگترین معمای انتقال انرژی اروپا دارد: باتری‌های ذخیره‌سازی طولانی مدت که عاری از مواد معدنی حیاتی هستند و از زنگ زدگی تغذیه می‌کنند.

در یک پروژه آزمایشی در ماه فوریه، شرکت Ore Vitality مستقر در آمستردام، چهار روز برق بدون وقفه را به یک مرکز تحقیقاتی که توسط شرکت برق EDF فرانسه اداره می‌شد، با استفاده از برق تامین کرد. باتری ساخته شده از کمی بیشتر از گلوله های آهن، آب و هوا. این به دنبال نصب شبکه در هلند در سال گذشته صورت گرفت.

یاکوپ کوچ، مدیر عملیات Ore Vitality، به Local weather Residence Information گفت: «اینها اولین نمونه از باتری های آهن-هوا متصل به شبکه در اروپا هستند. با این استقرارها، ما ثابت کرده‌ایم که این فناوری واقعاً کار می‌کند.»

باتری‌های آهن-هوا با استفاده از مواد فراوان و ارزانی که می‌توانند به صورت محلی در سراسر اروپا تهیه شوند، الکتریسیته را از طریق یک فرآیند ساده و شیمیایی آزاد می‌کنند: زنگ زدگی و زنگ زدایی.

کوچ گفت: «زنگ زدایی به تخلیه اشاره دارد و زنگ زدایی به شارژ کردن اشاره دارد. “هنگام تخلیه، هوا به داخل کشیده می شود و با آهن واکنش می دهد، زنگ می زند و در این فرآیند الکتریسیته آزاد می شود. برای شارژ مجدد، اکسیژن حذف می شود و زنگ دوباره به آهن تبدیل می شود و دوباره آماده حرکت است.”

“حلقه گمشده” انتقال انرژی

باتری هایی که قادر به ذخیره انرژی خورشیدی و باد در مدت زمان طولانی تری نسبت به باتری های لیتیوم یون معمولی هستند، اغلب به عنوان “حلقه گمشده” در انتقال انرژی توصیف می شوند.

فناوری‌هایی مانند Ore Vitality می‌تواند جذابیت خاصی برای اروپا داشته باشد، زیرا تلاش می‌کند تا قرار گرفتن در معرض زنجیره‌های تامین مواد معدنی مهم فرار را کاهش دهد و تولید باتری‌های خود را برای ذخیره‌سازی نیرو و خودروهای الکتریکی (EVs) به جای تکیه بر واردات از چین افزایش دهد.

کوچ گفت: «هیچ ماده خام حیاتی در باتری‌های ما وجود ندارد… به این معنی که ما واقعاً از این نظر مستقل از مسائل زنجیره تأمین هستیم».

همچنین آنها را ارزان‌تر از باتری‌های موجود می‌کند که عمدتاً از لیتیوم آهن فسفات (LFP) یا لیتیوم نیکل کبالت اکسید منگنز (NMC) استفاده می‌کنند.

کوچ می افزاید: «مواد خام حیاتی گران هستند. از آنجایی که ما از منابع فراوان استفاده می کنیم، قیمت تمام شده ما می تواند 10 برابر کمتر از لیتیوم باشد.

اروپا به دنبال ظرفیت ذخیره سازی است

باد و خورشید سریع‌ترین منابع انرژی در سطح جهان را تشکیل می‌دهند، اما پل زدن با نوسانات ذاتی عرضه به باتری‌هایی نیاز دارد که بتوانند انرژی را برای مدت زمان طولانی‌تری نسبت به باتری‌های لیتیوم یونی معمولی ذخیره کنند.

تقاضا برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری افزایش یافته است و در حال حاضر این تقاضا به حساب می‌آید 15 درصد تقاضای جهانی باتریطبق گزارش آژانس بین المللی انرژی (IEA).

زینت حمید، تحلیلگر اصلی ذخیره انرژی در Wooden Mackenzie گفت که قابلیت های ذخیره سازی چند روزه با رونق یکپارچه سازی انرژی های تجدیدپذیر اهمیت فزاینده ای پیدا خواهد کرد.

او به Local weather Residence Information گفت: «در سناریوهای صفر خالص، متوسط ​​مدت ذخیره‌سازی‌های تازه نصب‌شده ممکن است از حدود 2.5 ساعت امروز به تقریباً 20 ساعت افزایش یابد تا بتوان تنوع چند روزه در تولید باد و خورشید را مدیریت کرد.

اروپا رکورد 27.1 گیگاوات ساعت باتری جدید را در سال 2025 اضافه کرد و به ارمغان آورد ظرفیت کل به 77.3 گیگاوات ساعتبا توجه به گزارش اخیر گروه صنعتی SolarPower Europe، اضافه شده است که ظرفیت باید تا سال 2030 10 برابر شود تا نیازهای خود را برآورده کند.

با حدود 90 درصد از برنامه های ذخیره سازی باتری با تکیه بر باتری های لیتیوم چینی، گام‌های متنوع‌سازی تامین‌کنندگان نیز برای تقویت امنیت انرژی حیاتی دیده می‌شود.

نوآوری که می تواند به کاهش یا تنوع بخشیدن به عرضه و تقاضای مواد معدنی باتری کمک کند – به عنوان مثال، فناوری هایی که به مواد معدنی حیاتی نیاز ندارند – می تواند نقش کلیدی در تقویت امنیت انرژی ایفا کند.، آژانس بین المللی انرژی می گوید.

جایگزین بدون عارضه؟

اینجاست که آهن-هوا وارد می شود.

کوچ گفت که سیستم Ore را می توان برای ذخیره انرژی در هر جایی بین 24 تا 100 ساعت پیکربندی کرد و می تواند در طول عمر 20 سال دوباره مورد استفاده قرار گیرد.

هر واحد ذخیره سازی باتری در ظروف استاندارد 40 فوتی، به اندازه سیستم های لیتیوم یونی، حمل می شود و می تواند ظرف چند روز پس از رسیدن به محل، متصل و عملیاتی شود.

Ore Vitality تنها شرکتی نیست که در رقابت برای آوردن آهن و هوا به بازار است.

Type Vitality مستقر در ایالات متحده، که همچنین یک سیستم باتری آهن-هوا را توسعه داده است، با Xcel Vitality در یک سیستم 10 مگاواتی (MW) آهن-هوا در مینه سوتا در یک کارخانه زغال سنگ در حال بازنشستگی شریک شده است. آنها نیز دارند برنامه های اعلام شده برای تامین یک سیستم هوا-آهن 300 مگاواتی برای تامین انرژی یک مرکز داده جدید گوگل.

فراتر از آهن-هوا، طیف وسیع تری از فناوری های ذخیره انرژی طولانی مدت (LDES) در حال شکل گیری است. شرکت آمریکایی Midday Vitality در حال توسعه یک باتری کربن-اکسیژن مبتنی بر فناوری سلول سوختی اکسید جامد است که می گوید از “فلزات و مواد معدنی کمیاب” جلوگیری می کند و مدت زمان ذخیره سازی 100 ساعت و بالاتر را هدف قرار می دهد، در حالی که سیستم های روی-هوای E-Zinc یکی دیگر از بازیکنان در براکت با مدت زمان فوق العاده طولانی هستند.

ماهیکا سری کریشنا از شورای LDES، یک سازمان جهانی متمرکز بر تسریع راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی طولانی مدت، به Local weather Residence Information گفت که ترکیبی از فناوری‌های مختلف برای پشتیبانی از قابلیت اطمینان شبکه ضروری است، زیرا انرژی‌های تجدیدپذیر جایگاه خود را افزایش می‌دهند.

سری کریشنا، مدیر ارشد تحقیق و تجزیه و تحلیل در این گروه گفت: «راه‌حل‌های ذخیره‌سازی با مدت زمان متوسط ​​می‌توانند به مدیریت تنوع روزانه در تولید انرژی‌های تجدیدپذیر کمک کنند، در حالی که سیستم‌های طولانی مدت ممکن است به رسیدگی به رویدادهای قابلیت اطمینان کمتر اما چالش‌برانگیزتر کمک کنند.»

ماندگاری بیشتری داشته باشید، سریعتر افزایش دهید

کارشناسان انرژی می گویند که Iron-air برای افزایش مقیاس و به چالش کشیدن فناوری های باتری های جا افتاده با چالش های متعددی مواجه است.

حمید گفت که تقاضا برای ذخیره سازی چند روزه هنوز به اندازه کافی بالا نیست که بتواند تجاری سازی شود. انتظار می رود که لیتیوم یون حدود 85 درصد از بازار ذخیره سازی جهانی را تا سال 2034 حفظ کند زیرا صرفه جویی در مقیاس و نوآوری های تولید باعث کاهش هزینه های آن می شود.

حمید افزود، در حالی که مواد خام آهن-هوا ارزان هستند، هزینه کلی سیستم هنوز باید در مقیاس خود ثابت شود.

در Ore Vitality، گام بعدی حرکت از پیکربندی‌های تک به چند کانتینر است، و چیزی را که Koç به‌عنوان «مخزن انرژی» توصیف می‌کند که می‌تواند در موارد استفاده مختلف مستقر شود، می‌سازد.

او گفت که خود افزایش مقیاس، چالش کمتری نسبت به جلب پذیرش صنعت با ایجاد سابقه تجاری است.

او گفت: «این فقط مربوط به مشتریان نیست که داده ها را ببینند و بدانند که کار می کند. “کل اکوسیستم حول یک فناوری جدید باید همراه باشد.”

او گفت که وقتی این اتفاق بیفتد، این فناوری می تواند تأثیرات دگرگون کننده ای بر انتقال انرژی اروپا داشته باشد.

کوچ گفت: «اروپا سیستم برق خود را صرفاً از انرژی های تجدیدپذیر کربن زدایی نمی کند. بدون ذخیره سازی طولانی مدت، اروپا در خطر جایگزینی وابستگی به سوخت های فسیلی با وابستگی به ساخت بیش از حد، کاهش و تولید پشتیبان است.