«Спляча» батарея — ідеальне рішення для систем тривалого зберігання енергії

Вчені з різних країн та наукових установ продовжують винаходити нові технології зберігання енергії, які дозволять реалізувати повною мірою весь потенціал відновлюваних джерел, таких як сонячне світло та вітер, які, як відомо, мають дуже непостійний характер. Група дослідників з лабораторії PNNL (Pacific Northwest National Laboratory) також працює в цьому напрямку, і їх останньою розробкою є так звана «спляча» батарея, здатна акумулювати досить велику кількість енергії та зберігати її практично без втрат протягом кількох місяців.

У своїй розробці вчені PNNL використовували досить поширену технологію, в якій як електроліт батареї використовується розплав певних видів солей. Такі батареї розробляються вже майже 50 років, і деякі найбільш вдалі розробки застосовуються як буферні накопичувачі, що компенсують добові перепади навантажень в енергетичних мережах.

Нагадаємо нашим читачам, що батареї на розплавах солей практично не відрізняються від звичайних акумуляторних батарей за принципами їхнього пристрою. Вони мають електроди, катод і анод, і рідкий електроліт. Тільки такі батареї набагато дешевше інших типів батарей через те, що в їх конструкціях використовуються недорогі та поширені матеріали. Більш того, якщо заряджену батарею охолодити, то розплавлені солі кристалізуються і перетворюються на тверде тіло, що використовували вчені з PNNL.

У «сплячій» батареї є алюмінієвий анод і нікелевий катод, занурені в електроліт з розплавлених солей, який, для збільшення електричної ємності, додані з’єднання, що містять сірку. Батарея заряджається дуже просто – шляхом її нагрівання до 180 градусів Цельсія та пропускання через неї електричного струму. Іони електроліту переміщуються до відповідних електродів, а подальше охолодження та кристалізація електроліту фіксує їх на місці, «заморожуючи» у такому вигляді накопичену електрохімічну енергію. Для виймання накопиченої енергії батарею необхідно знову нагріти до вищевказаної робочої температури.

Перший дослідний зразок «сплячої» батареї має розмір, який можна порівняти з розміром хокейної шайби, але вчені не бачать особливих проблем зі збільшенням розмірів батарей до значно більших розмірів. Теоретична щільність зберігання енергії становить 260 Вт/год на кілограм, що вище за аналогічний показник свинцево-кислотних і проточних батарей. З економічної точки зору, вартість матеріалів становить зараз 23 американські долари в перерахунку на 1 кВт/год енергії, що зберігається, але в майбутньому, шляхом заміни деяких матеріалів на більш недорогі, ця вартість може бути знижена до $6.

Під час тестування досвідчений зразок «сплячої» батареї виявився здатним зберегти 92 відсотки від початкового заряду протягом 12 тижнів. А подальше вдосконалення даної технології, включаючи точніший підбір складу сольового електроліту, дозволить у майбутньому збільшити цей термін у кілька разів.

Зрештою, «спляча» батарея може стати основним компонентом систем сезонного акумулювання енергії, накопичуючи її влітку або під час вітряних сезонів, і віддаючи її в менш сприятливі періоди.

«Можна припустити, що це буде установка, що розміщуватиметься у стандартному 6 або 12-метровому контейнері, який буде встановлений біля сонячної або вітряної електростанції» — пишуть вчені, — «Ця батарея заряджається навесні та влітку, а потім транспортується до електричної підстанції, де вона віддаватиме енергію в пікові моменти споживання на опалення в зимовий період або на кондиціювання — під час літньої спеки».