Создание перезаряжаемых аккумуляторов с низкой стоимостью является важным прогрессом для перевода электросетей на мощности от возобновляемых источников энергии.
За последние шесть лет 110 деревень Африки и Азии перешли на энергию от солнечных батарей и цинково кислородных аккумуляторов. Аккумуляторы являются основой инновационной системы хранения энергии, созданной в компании NantEnergy, которой владеет Патрик Сун-Сионг, биотехнологический предприниматель и хирург из Южной Африки.
Томас Эдисон пытался создать цинковый аккумулятор ещё 100 лет назад. Но он не понял, как превратить его в реальный технологический продукт. NantEnergy утверждает, что их цинковые воздушные батареи станут первыми коммерчески доступными аккумуляторами.
Ученые из NantEnergy заявили, что решили две ключевые задачи: сделать батареи перезаряжаемыми и снизить стоимость хранения энергии до 100 долларов за киловатт-час. Этот показатель, по утверждению отраслевых экспертов, имеет важное значение для перевода электросетей с углеродов, в условиях работы при отсутствии солнца и ветра.
Цилиндрические воздушные батареи являются одним из нескольких возможных альтернатив литий-ионным батареям, которые пока являются основным элементом хранения энергии в больших объемах и электромобилях.
Каковы коммерческие перспективы цинка?
Доктор Сун-Сионг, компания которого получает цинк из Индонезии, указал на большие запасы минерала на планете. По данным Шри-Нараяна, профессора химии в Университете Южной Калифорнии, на долю США приходится около 5% мировых запасов цинка и 7% продукции с его присутствием, который главным образом добывается на рудниках Аляски. Австралия и Китай имеют около половины мировых запасов цинка и входят в число крупнейших производителей.
Д-р Нараян осторожно добавил, что запасов лития, основного элемента в литиево-ионных батареях, на Земле в 20 раз меньше, чем цинка. «При нынешних темпах использования цинка его запасов хватит на 25 лет», - сказал он. «Из имеющихся запасов неясно, хватит ли нам цинка для удовлетворения огромной потребности, порожденной спросом на такие аккумуляторы».
Литий, в силу своей редкости, является дорогостоящим материалом. Кроме того, добыча лития сопряжена с угрозой здоровью и безопасности рабочих в районах с большими залежами, как например в Демократической Республике Конго. Длительное воздействие лития не проходит бесследно для организма человека и вызывает накопление жидкости в легких. Также, литиево-ионные аккумуляторы не относятся к категории пожаробезопасных.
Согласно обзора MIT Technology Review, в цинково кислородных батареях отсутствуют токсичные соединения, они не воспламеняются и могут безопасно утилизироваться. В тоже время, добыча и переработка цинка относятся к опасным производствам. Его получают из руды, состоящей из сульфида цинка, и обычно выделяют в сочетании со свинцом, кадмием и никелем, сказал д-р Нараян. Крупномасштабное производство может нанести вред экологии выбросом двуокиси серы и кадмия.
Стоимость хранения энергии на цинковых кислородных аккумуляторах?
Дэн Райхер, помощник министра энергетики в администрации Клинтона, утверждал, что стоимость киловатт-час аккумулятора зависит от применения и масштаба, что затрудняет сравнение результатов.
NantEnergy, ссылаясь на слова выдающегося профессора университета и директор Центра чистой энергии в Университете Южной Флориды Йоги Госвами, сообщила, что цена 100 долл. за киловатт-час кислородных цинковых батарей выгодна относительно стоимости литий-ионных батарей, которая может составить 250 долл. США за киловатт-час, но чаще 300 - 400 долл. США.
Однако, даже при цене 100 долл. США за киловатт-час является весьма высокой ценой хранения энергии для коммунальных услуг, хотя цена аккумуляторов стремительно идет вниз. Как ожидается, в ближайшие несколько лет они станут так же распространены, как солнечные батареи на крышах жилых домов.
Станут ли такие аккумуляторы доступными для дома или мобильных устройств?
NantEnergy заявила, что ее целью является доведение этого продукта до использования в микроэнергосистемах - автономных солнечных батареях для небольших площадей, а не поставка отдельным индивидуальным клиентам или в энергоцентры коммунальных систем. На перспективу компания рассматривает установку батарей домашнего использования сначала в Калифорнии и Нью-Йорке.
Деревни и острова, использующие батареи - в контейнерах размером с портфель - обычно подсоединяют их к солнечным батареям, представляющим собой навес, которые можно встретить на стоянках или в школе. Кроме того, батареи обеспечивают энергией сотни коммуникационных вышек, что является значительной частью бизнеса NantEnergy. Следующую версию аккумулятора компания планирует адаптировать для использования в транспортных системах - электрических автомобилях, автобусах, поездах и скутерах.
И что-то ещё? «У нас есть первый прототип мобильной радиостанции для связи с подвижными объектами», - сказал доктор Сун-Сионг. «Мы не хотим, чтобы аккумулятор работал на пределе, но плотность энергии нашей батареи делает это действительно возможным».
«Мы обратим наше внимание на этот рынок», - добавил он. «Это огромный рынок, который возможно откроется на в 2020 году».
Автор: репортер «Таймс» из Лос-Анджелеса, занимающийся вопросами альтернативной энергетики Иван Пенн. @ivanlpenn
Перевод: ВПК.name
