Batterien
Veröffentlicht auf 27. Oktober 2020 |
von Tina Casey
27. Oktober 2020 durch Tina Casey
Die US-Armee wird in den nächsten 5 bis 10 Jahren eine ganz neue Generation elektronischer Geräte auf den Markt bringen, und es wird eine ganz neue Generation leistungsstarker, leichter Energiespeicher erforderlich sein, um sie mit Strom zu versorgen. Das sind gute Nachrichten für Fans sauberer Energie, da neue militärische Technologien in die zivile Sphäre gelangen können. Schauen wir uns vor diesem Hintergrund ein neues 7,2-Millionen-Dollar-Batterieforschungsprogramm an, das gerade vom Army Research Laboratory gestartet wurde.
Das US Army startet Neue Forschungsanstrengungen zur Energiespeicherung der nächsten Generation, die fossile Brennstoffe auf dem Weg dorthin (Kredit: Sgt. Effie Mahugh).
Mehr Energiespeicher für mehr Ausrüstung in 5-10 Jahren
Es scheint erst gestern so zu sein CleanTechnica nahm die großen Batterie-Kopfschmerzen der Armee zur Kenntnis. Das war schon 2011, als sich die Armee stark auf Einwegbatterien für die Energiespeicherung von unterwegs stützte.
Die bloße Anzahl und das Gewicht der Batterien belasteten die Armee schwer, aber das ist nur ein Teil des Problems. Die logistischen Komplikationen sind auch albtraumhaft.
"Das Militär verwendet mindestens 100 verschiedene Batterietypen, was die Lieferung und den Kauf, den Versand und die Entsorgung sowie die Entsorgung gemäß den geltenden Umweltvorschriften vor Herausforderungen stellt", stellten wir fest.
Das Hinzufügen zu dem Schaden sind Kosten. Nach Angaben des Army Research Laboratory im Jahr 2011 die jährlichen Kosten für das Aufstellen Batterien eines Bataillons in Afghanistan war nach den Munitionskosten an zweiter Stelle.
Der vermehrte Einsatz von wiederaufladbaren Batterien hat nicht viel geholfen. Die Armee berechnet das Batterien machen immer noch 20 Pfund Ausrüstung aus Jeder Soldat benötigt eine 72-stündige Mission, und es drohen weitere Probleme, wenn er sich auf neue und ausgefeiltere Elektronik stützt.
Für diejenigen unter Ihnen, die zu Hause punkten möchten, ist hier eine Teilwäscheliste, die in den nächsten 5 bis 10 Jahren eingeführt werden soll: „Sichere taktische Funkgeräte; Schutzbrille mit Wärme- und Lichtsensoren, schneller Zielerfassung und unterstützter Zielidentifikation, Augmented Reality und künstlicher Intelligenz; das Kampfgewehr der nächsten Generation; unbemannte Flugzeugsysteme; Geräte gegen IED und mehr. “
Und mehr!
Der Weg zur extremen Energiespeicherung
Bei ihren jüngsten Bemühungen zur Lösung des Energiespeicherproblems gab die Armee Anfang dieser Woche bekannt, dass die University of Maryland 7,2 Millionen US-Dollar an Armeefinanzierung aufgebracht hat, um eine neue Allianz anzuführen, die darauf abzielt, die Hürden zu überwinden wiederaufladbare Batterien der nächsten Generation.
„Extrem“ ist das Wort des Tages. Ziele wie extremes Laden (auch bekannt als Schnellladen) und extreme Spannung führen zu einer höheren Energiedichte bei geringerer Masse.
Auf der Seite der Grundlagenforschung strebt das Team auch „extreme Bewertungen“ an, was ein detaillierteres Verständnis der Batterieverschlechterungsfaktoren bedeutet. Das Team ist auch mit „extremen Transformationsinnovationen“ beauftragt, einschließlich Festkörper-Lithiumbatterien.
Wir werden in einer Sekunde auf das Thema Festkörperbatterien eingehen, aber lassen Sie uns zunächst eine Pause einlegen, um die Talentflut zu betrachten, die die Armee auf der Suche nach besseren, leichteren und leistungsstärkeren Energiespeichern einsetzt.
Das Team besteht nicht nur aus dem Army Research Laboratory und den tiefen Bänken der University of Maryland im Bereich der grundlegenden Batterieforschung, sondern besteht auch aus der Montana State University, Mitgliedern des CREB (the Zentrum für Forschung in extremen Batterien(mit Hauptsitz an der University of Maryland) und eine Reihe weiterer Experten, darunter die Argonne- und Brookhaven-Labors des Energieministeriums, das National Institute of Standards & Technology, das New Yorker Batterie- und Energiespeicherkonsortium, die Stony Brook University und die University von Texas-Austin.
Auf der Seite des Privatsektors befindet sich die Superkondensatorfirma Graphenix Development Inc., der Experte für Festkörper-Energiespeicher Ionenspeichersystemeund die Saft America Division der weltweit führender Batteriehersteller Saft.
Warum reden plötzlich alle über Festkörperbatterien?
Wenn Sie sich mit Festkörperbatterien beschäftigt haben, ist dies ein weiteres Thema in diesem Bestreben. Im vergangenen Frühjahr ging das Rennen um Festkörperbatterien der nächsten Generation im Bereich der Energiespeicherung für Elektrofahrzeuge weit offen. Ein Teil der Attraktion war die Einfachheit des Designs.
In einer besonders interessanten Entwicklung schlug das Oak Ridge National Laboratory bereits im Mai einen superdünnen Elektrolyten vor, der aus einem neuen Polymer (auch bekannt als Kunststoff) und einem Keramikverbund besteht.
Hier könnte die Montana State University ins Spiel kommen, falls Sie sich darüber wundern. Die Materialabteilung des Energieforschungsinstituts der Schule wirft ein breites Netz auf: „Innovative Keramikverarbeitung für Festoxidbrennstoffzellen und elektrochemische Geräte, Materialien auf Kohlenstoffbasis zur Energiespeicherung, Beschichtungen für Hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit, biologisch abbaubare und biologisch gewonnene Polymere und Verbundwerkstoffe für nachhaltige Lebenszyklen von Materialien und Energieprodukten sowie Kohlefaserverbundwerkstoffe für Energieanwendungen. “
Der Brennstoffzellenwinkel könnte auch ins Spiel kommen, um Batterien vor Ort aufzuladen. Bereits im Jahr 2010 vergab die Armee einen Top-10-Platz für „Greatest Inventions“ an ein integriertes Stromversorgungssystem eine tragbare Brennstoffzelle zum Aufladen von Batterien.
Mehr Batterien für saubereren Strom
Wiederaufladbare Batterien sind mehr oder weniger quellenneutral. Wenn alle anderen Faktoren gleich sind, wäre der verstärkte Fokus der Armee auf fortschrittliche Energiespeicherung nicht unbedingt eine schlechte Nachricht für die Interessengruppen fossiler Brennstoffe – außer dass dies der Fall ist.
Obwohl das US-Verteidigungsministerium während der Trump-Regierung weitgehend unter dem Radar steht, befindet es sich immer noch in dem langen, komplizierten Prozess, sich aus der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu befreien. Neben der Behandlung von Resilienz- und Energiesicherheitsproblemen, die für militärische Einrichtungen von direkter Bedeutung sind, berücksichtigen die Bemühungen auch Resilienz- und Wohlfahrtsprobleme, die sich auf die umliegenden Gemeinden auswirken.
Eine besonders bedeutende neue Initiative in diesem Bereich ist eine Solar-Plus-Speicherung, die das Verteidigungsministerium mit dem weitläufigen Netzwerk ländlicher elektrischer Genossenschaften des Landes verbindet. Das ist weit verbreitet wie in fast 900 Genossenschaften, die mehr als die Hälfte der US-amerikanischen Landmasse abdecken und eine Bevölkerung von 42 Millionen Menschen versorgen.
Ich weiß es schon gut? Wer wusste? Kurz nach der Weltwirtschaftskrise wurden elektrische Genossenschaften gegründet, um verarmte ländliche Gebiete zu beleuchten. Aufgrund ihres besonderen Regulierungsstatus erhalten sie eine umfassende Lizenz zur Einführung neuer Technologien, die ihren Gemeinden zugute kommen, einschließlich erneuerbarer Energien und anderer sauberer Technologien.
Der neue Plan wurde im August mit dem Ziel gestartet, Mikrogitter- und Energiespeichersysteme für erneuerbare Energien in die 95 militärischen Einrichtungen zu bringen, die unter das Versorgungsgebiet der elektrischen Genossenschaften fallen.
Die Luftwaffe hat nach dem erfolgreichen Prozess von bereits einen Vorsprung ein solares Mikronetz im Demonstrationsmaßstab mit Speicher auf der Kirtland Air Force Base.
Wenn Sie von der Luftwaffe sprechen, lesen Sie ihren Plan, das Verteidigungsministerium durch seine Luftwaffe in ein Gebiet mit negativem CO2-Ausstoß zu führen AFWERX Innovationszentrum.
Um nicht übertroffen zu werden, nimmt die Armee die 2018 erlassene Executive Order Nr. 13834 zur Kenntnis, die „fokussiert föderale Nachhaltigkeitspolitik und auf bestehenden gesetzlichen Anforderungen, kontinuierlicher Verbesserung und Kosteneffizienz. “
Diese Sache mit den „bestehenden gesetzlichen Anforderungen“ scheint den Dekarbonisierungstrend in den Schatten zu stellen, mit der Ausnahme, dass die sinkenden Kosten für Solarenergie, Windkraft und Energiespeicherung den Vorteil sauberer Technologien in Bezug auf Verbesserung und Kosteneffizienz bieten.
Wenn Sie sich das vorstellen, vergibt die Armee immer noch Auszeichnungen an Einrichtungen, mit denen Energieeinsparungen erzielt werden können Fort Riley und Fort Knox unter den neuesten Beispielen.
Inzwischen sind unsere Freunde bei Schrot berichten, dass die Trump * -Verwaltung die Arbeiten für Dutzende von Menschen verputzt hat Studien des US-Energieministeriums Dies könnte dem Verteidigungsministerium helfen, seine Dekarbonisierungsbemühungen zu beschleunigen, und man könnte sich fragen, ob der Oberbefehlshaber unsere Truppen wirklich so unterstützt, wie er es behauptet.
Nur sagen!
Folge mir auf Twitter.
Bild: "Batterien sind integriert zu zukünftigen militärischen Operationen. Infanteristen koordinieren Brände über Funk während einer Übung am 14. November 2019 im Pohakuloa Training Area, Hawaii. (Kredit: Sgt. Effie Mahugh).
Schätzen Sie die Originalität von CleanTechnica? Erwägen Sie, ein CleanTechnica-Mitglied, Unterstützer oder Botschafter zu werden – oder ein Benutzer von Patreon.
Melden Sie sich kostenlos an täglicher Newsletter oder wöchentlicher Newsletter nie eine Geschichte verpassen.
Haben Sie einen Tipp für CleanTechnica, möchten Sie Werbung schalten oder einen Gast für unseren CleanTech Talk-Podcast vorschlagen? Kontaktieren Sie uns hier.
Neueste Cleantech Talk Episode
Über den Autor
Tina Casey ist spezialisiert auf militärische und unternehmerische Nachhaltigkeit, fortschrittliche Technologie, aufkommende Materialien, Biokraftstoffe sowie Wasser- und Abwasserprobleme. Die Artikel von Tina werden häufig auf Reuters, Scientific American und vielen anderen Websites veröffentlicht. Die geäußerten Ansichten sind ihre eigenen. Folgen Sie ihr auf Twitter @ TinaMCasey und Google+.