Pe măsură ce goana după litiu, cobalt și nichel ridică tot mai multe semne de întrebare privind mediul și comunitățile vulnerabile, dezvoltatorii din întreaga lume testează baterii neobișnuite pentru stocarea energiei regenerabile – de la aer lichid răcit la -196°C și sare topită încinsă la 560°C, până la nisip și chiar transpirație umană. Spre deosebire de bateriile litiu-ion, multe dintre aceste tehnologii pot fi folosite pe termen nelimitat și reciclate la finalul duratei lor de viață, scrie The Guardian.
În deșerturile Emiratelor Arabe Unite, un vast proiect de energie curată, întins pe o suprafață cât aproximativ 12.600 de terenuri de fotbal, va găzdui o inovație care va permite ca energia solară să alimenteze echivalentul a jumătate de milion de locuințe pe tot parcursul nopții.
Statul din Golf a combinat treptat o capacitate de 5,2 GW de energie solară cu 19 GWh de stocare în baterii, creând astfel cel mai mare sistem de stocare cu baterii din lume.
Între timp, la aproximativ 12.000 de kilometri distanță, la Laboratorul Național pentru Energie Regenerabilă din Colorado (SUA), cercetătorii și inginerii construiesc unele dintre cele mai mici baterii văzute vreodată.
Reprezentând o fracțiune din dimensiunea bateriilor litiu-ion de scară industrială folosite pentru stocarea energiei regenerabile, acestea au fost concepute pentru a alimenta niște etichete electronice care vor urmări puii de somon și de anghilă, lungi de doar 7,5 centimetri.
Pe măsură ce bateriile clasice litiu-ion ating limite tot mai mari de dimensiune și de scară, tipurile alternative de baterii ar putea îndeplini același rol vital în valorificarea energiei cu emisii reduse de carbon – însă fără goana după minerale critice precum litiul, cobaltul și nichelul, care au ridicat semne de întrebare privind protecția mediului și comunitățile vulnerabile.
Spre deosebire de bateriile litiu-ion, care au un număr limitat de cicluri de încărcare/descărcare, multe dintre aceste tehnologii alternative pot fi folosite pe termen nelimitat și reciclate atunci când unitățile ajung la finalul duratei lor de viață de 20 de ani.
Dezvoltatorii apelează deja la o gamă largă de materiale pentru a stoca electricitatea regenerabilă atunci când este disponibilă și pentru a o folosi ulterior la alimentarea a tot felul de lucruri, de la tehnologie purtabilă până la rețele de încălzire, fabrici și rachete.
Iată câteva dintre inovațiile în domeniul stocării energiei care stârnesc uimire.
Aer lichid
La sfârșitul anului trecut, pe locul unei foste centrale pe cărbune din Trafford, fostul primar al regiunii Greater Manchester a marcat începerea construcției unui proiect de stocare a energiei mult așteptat, care ar putea aduce „reindustrializarea” comitatului.
Andy Burnham a declarat că dezvoltarea clusterului verde din Trafford, care include „criobateria” cu aer lichid de la Carrington, ar putea însemna că „acest deceniu este cel mai palpitant de la perioada victoriană încoace pentru Greater Manchester”.
În termeni simpli, proiectul Carrington, dezvoltat de start-up-ul britanic Highview Power, urmărește să capteze energia regenerabilă atunci când este din abundență și să o stocheze sub formă de aer lichid. În teorie, o „criobaterie” poate stoca energie ore, zile sau chiar săptămâni întregi.
Știința din spate este mai complicată: Carrington folosește surplusul de energie regenerabilă pentru a răci aerul până la -196°C, temperatură la care acesta se transformă în lichid, reducându-și volumul de 700 de ori.
Aerul poate fi păstrat în această stare până când energia regenerabilă devine rară, iar prețurile de piață încep să crească. Atunci lichidul este lăsat să revină la starea gazoasă, expandând rapid printr-o turbină care generează electricitate fără emisiile asociate de regulă centralelor pe gaze.
Proiectul s-a confruntat cu mai multe întârzieri, însă odată intrat în funcțiune – programat pentru finalul anului – va oferi 300 MWh de stocare și o putere de 50 MW timp de șase ore, adică suficientă energie curată și regenerabilă pentru a alimenta aproape jumătate de milion de locuințe.
Sare topită
În timp ce la Manchester energia este stocată la temperaturi sub zero grade, în deșertul din Nevada s-a ales abordarea opusă.
Aici, 10.000 de panouri generează electricitate pentru proiectul Crescent Dunes, care de zece ani valorifică energia solară pentru a încălzi un rezervor de azotat de potasiu și de sodiu până la 560°C.
Această temperatură poate fi menținută timp de zece ore după apusul soarelui, energia termică stocată putând fi apoi transformată în electricitate prin folosirea căldurii pentru a acționa o turbină clasică rotativă. Sistemul stochează, practic, electricitate curată sub formă de căldură, într-un proces cunoscut sub numele de stocare în sare topită.
Aceste baterii cu sare topită reprezintă principala sursă de alimentare pentru majoritatea rachetelor ghidate moderne și a armelor nucleare, funcționând ca „baterii de rezervă” care păstrează energia până când căldura pirotehnică generată la lansarea armei declanșează eliberarea acesteia.
În anii 2020, Danemarca a demonstrat că tehnologia de stocare în sare topită poate oferi o soluție și pentru dilema decarbonizării industriei grele. Țara aflată în fruntea producției de energie eoliană a prezentat la începutul acestui an un proiect de baterie cu sare topită la scară mare, de 1 GWh, care poate stoca electricitate curată timp de până la două săptămâni, prin încălzirea sărurilor la aproximativ 600°C. Când este nevoie, sarea fierbinte este pusă în circulație printr-un generator care produce abur de temperatură înaltă, ce poate fi folosit direct în procesele industriale.
Nisip
Așa cum electricitatea regenerabilă poate fi stocată prin încălzirea sării, energia curată poate fi stocată și în nisip.
În orășelul Pornainen, din sudul Finlandei, mii de tone de nisip contribuie la stocarea energiei folosite pentru încălzirea școlilor, bibliotecilor și primăriilor. Acest lucru ar trebui să permită localității să renunțe complet la utilizarea petrolului în rețeaua locală de încălzire și să reducă cu aproximativ 60% consumul de tocătură de lemn.
Bateria cu nisip folosește aproximativ 2.000 de tone de steatit măcinat pentru a stoca energie curată sub formă de căldură, oferind o putere termică de 1 MW și o capacitate de stocare de 100 MWh.
Vara, bateria cu nisip – înaltă de aproximativ 13 metri și lată de 15 metri – poate acoperi aproape o lună din necesarul de căldură al localității Pornainen, iar iarna, aproape o săptămână. Este de circa zece ori mai mare decât o versiune anterioară lansată în țară în 2022, ceea ce subliniază potențialul bateriilor cu nisip de a juca un rol tot mai important în reducerea emisiilor la nivel național.
Tehnologia transpirației
În Japonia, cercetătorii de la Universitatea de Științe din Tokyo studiază cum ar putea transpirația umană să devină o sursă viabilă de energie pentru alimentarea tehnologiilor purtabile.
Tratând corpul ca pe o sursă de energie capabilă să furnizeze curent în mod continuu, cercetătorii speră să rezolve problema alimentării senzorilor care stau la baza dispozitivelor purtabile, fără a mai fi nevoie de bateriile minuscule care le fac voluminoase și care necesită încărcare constantă.
Ca răspuns, ei au dezvoltat un plasture subțire, purtabil, care generează electricitate direct din transpirația umană. Acesta folosește o celulă biocombustibilă enzimatică pentru a capta compușii chimici – în special lactatul – eliberați prin transpirație și pentru a-i transforma în energie. Când transpirația intră în contact cu celula, enzimele încorporate în plasture declanșează o reacție biochimică, eliberând electroni.
Astfel, electricitatea poate fi generată fără a fi nevoie de nicio sursă externă de alimentare – în timpul unor activități obișnuite precum mersul pe jos, exercițiile fizice sau treburile zilnice.
