Der Sirenenruf der Durchflussbatterie hat viele Forscher für erneuerbare Energien mit dem Versprechen einer großen Energiespeicherung über lange Zeiträume angelockt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Batteriearrays, bei denen der Saft etwa vier Stunden lang ausgeschüttet wird, können Flow-Batterien Wind- oder Sonnenenergie für einen Tag speichern. Von dieser Art von Langzeitausgabe hat das US-Energieministerium schon immer geträumt. In diesem Sinne werfen wir einen Blick auf den Durchflussbatteriespezialisten ESS Inc.
US-Energieministerium Hearts Long Duration Energy Storage
Obwohl die vorherige Regierung ihre Liebe zu allen fossilen Dingen bekundete, hat das US-Energieministerium in den letzten vier Jahren die Fackel für Energiespeicherung und erneuerbare Energien in der Hand gehalten. Dazu gehört ein Fokus auf Durchflussbatterien und andere Formen der Langzeitspeicherung von Energie, und jetzt scheint sich all diese harte Arbeit auszuzahlen.
Durchflussbatterien wirken durch die Magie, die entsteht, wenn zwei spezialisierte Flüssigkeiten nebeneinander fließen, die nur durch eine dünne Membran getrennt sind (oder auch nicht). Beim Skalieren müssen lediglich größere (oder kleinere) Tanks gebaut werden, um die Flüssigkeiten bis zum Gebrauch auseinander zu halten.
Also, was hält die Dinge auf? Kosten sind ein Schlüsselfaktor. Das Energieministerium hat verschiedene Bundeslabors und private Unternehmen angezapft, um die Kosten für Durchflussbatterien zu senken, und es sieht so aus, als ob mit dem schweren Heben erdreiches, kostengünstiges und ungiftiges Eisen beauftragt wurde.
2016 ist die Agentur auf dem neuesten Stand F & E-Finanzierungsbüro für Energie, ARPA-E, mit 2 US-Dollar ausgezeichnet. 8 Millionen Zuschuss an ESS für die Entwicklung einer neuen Durchflussbatterie auf Eisenbasis – und nicht irgendeiner alten neuen Durchflussbatterie.
„Energy Storage Systems (ESS) entwickelt eine kostengünstige, zuverlässige und umweltfreundliche All-Iron-Hybrid-Flow-Batterie“, schwärmte ARPA-E. Sie fügten hinzu: „Die ESS-Durchflussbatterietechnologie zeichnet sich durch kostengünstige Elektrolyte aus, die auf erdreichem Eisen basieren, und durch das innovative Design der Batteriehardware, das die Leistungsdichte drastisch erhöht und eine kleinere und kostengünstigere Batterie ermöglicht.“
„Die Schaffung eines leistungsstarken und kostengünstigen Speichersystems würde eine breite Akzeptanz verteilter Energiespeichersysteme ermöglichen und dazu beitragen, mehr Technologien für erneuerbare Energien wie Wind und Sonne ins Netz zu bringen“, fügte ARPA-E hinzu.
ESS bringt das Eisen auf lange Energiespeicher
Im Jahr 2016 gab es kein kostenloses Mittagessen. ARPA-E stellte fest, dass nur eine Kleinigkeit im Weg stand.
„Derzeit machen Durchflussbatterien aufgrund ihrer hohen Systemkosten weniger als 1% des Marktes für Energiespeicher im Netzmaßstab aus“, erklärten sie.
Nun, das war es dann. ESS stellte 2017 auf der Intersolar North America seine All-Iron-Flow-Batterie vor und erreichte 2019 einen weiteren Meilenstein, als die US-Verteidigungsministerium – ein großer Fan von sauberer Technologie – installierte das Unternehmen Energy Warehouse ™ Durchflussbatterie bei Marine Corps Basislager Pendleton in San Diego, wo seit 2011 erneuerbare Energien eine Rolle spielen. Das neue Energiespeichersystem ergänzt eine bestehende Solaranlage und lässt sich in diese integrieren ein CleanSpark-Mikronetz für bis zu acht Stunden Lagerung.
In der neuesten Entwicklung hat ESS Anfang dieser Woche eine neue Version in Form von veröffentlicht das Energy Center ™, das es als „flexibles, skalierbares und umweltverträgliches Langzeitbatteriespeichersystem“ beschreibt.
Sie machen keine Witze. Das Energiezentrum verfügt über die nächste Generation der ESS-Durchflussbatterie, die je nach Größe für 6 bis 16 Stunden Energiespeicherung geeignet ist. ESS hat auch sein containerisiertes Design optimiert, um das Stapeln und andere Konfigurationen zu ermöglichen, wodurch die Batterie in vorhandene Einrichtungen und Standorte eingebaut und skaliert werden kann.
Energiespeicher, der Clean in Clean Tech bringt
Erneuerbare Energien sind mehr als emissionsfreie Kilowatt, und die Interessengruppen der Industrie beginnen, den Auswirkungen des Lebenszyklus von der Wiege bis zur Bahre, einschließlich Recycling und Wiederverwendung sowie Gefahrstoffrisiken, mehr Aufmerksamkeit zu widmen.
Auf dem Gebiet der konventionellen Batterien sind einige interessante Aktivitäten im Gange, darunter die Entwicklung neuer Chemikalien, die ein nachhaltigeres Lebenszyklusprofil ermöglichen. Die Interessengruppen von Pumped Hydro suchen auch nach Verbesserungen, die den ökologischen Fußabdruck minimieren und gleichzeitig die Kosten senken.
Das Feld der Durchflussbatterien richtet sich auch stärker auf Lebenszyklusprobleme und Umweltauswirkungen, und ESS achtet darauf.
„Das Energiezentrum verwendet eine umweltfreundliche und nachhaltige Durchflussbatteriechemie, die aus erdreichem Eisen, Salz und Wasser besteht und keine gefährlichen Chemikalien oder Seltenerdmetalle enthält“, erklärt ESS. „Die Eisenstrombatterie birgt kein Brand-, Chemikalien- oder Explosionsrisiko, sodass keine Brandbekämpfung, sekundäre Eindämmung und Vorsichtsmaßnahmen gegen Gefahrstoffe erforderlich sind. Dies führt zu der umweltfreundlichsten, nachhaltigsten und am einfachsten zu zulassenden Lagertechnologie.“
In einem etwas trockeneren Überblick über die Technologie bezog ein an der University of California-Irvine ansässiges Forschungsteam die All-Eisen-Eisen-Chemie in eine im Zeitschrift für sauberere Produktion im vergangenen Herbst, in dem die Forscher beschreiben, wie wichtig es ist, die Aufmerksamkeit auf die Auswirkungen des Energiespeicher-Lebenszyklus zu lenken.
„Während ein vorrangiges Ziel eines verstärkten Einsatzes erneuerbarer Energien im Netz darin besteht, die Umweltbelastung zu verringern, verursacht die Produktion von Technologien wie Energiespeichersystemen Umweltauswirkungen. Das Verständnis der Auswirkungen der Erzeugung von Energiespeichersystemen ist daher entscheidend für die Bestimmung der Gesamtumweltleistung erneuerbarer Energien aus Systemsicht “, schreiben sie.
Das Team verfolgte einen systemübergreifenden Ansatz und analysierte acht Bereiche, einschließlich der Rohstoffherstellung. Bei einem Vergleich von Eisen mit der Chemie von Vanadium- und Zink-Durchflussbatterien stellte das Team fest, dass „die Herstellung von All-Iron-Flow-Batterien in sechs der acht Auswirkungskategorien wie dem globalen Erwärmungspotenzial von 73 kg CO zu den niedrigsten Schlagwerten führte2 Äq / kWh; und kumulierter Energiebedarf 1090 MJ / kWh.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Materialoptionen die relativen Umweltauswirkungen der Herstellung der drei Durchflussbatterien verändern und das Potenzial bieten, die mit der Herstellung und dem Einsatz von Durchflussbatterien verbundenen Umweltauswirkungen erheblich zu verringern“, folgerten sie.
Revolution der erneuerbaren Energien: Sie haben noch nichts gesehen
Energiespeicherung ist der Schlüssel, um mehr Wind und Sonne hinzuzufügen. Das Interessante an all dem ist also die Zeitachse. In Bezug auf die Masse ist fast die gesamte Energiespeichertechnologie, die das Wachstum erneuerbarer Energien in den USA unterstützt, eine gute, altmodische Pumpwasserkraft, wobei herkömmliche Batterien eine solide, aber entfernte Sekunde belegen.
Stellen Sie sich nun vor, wie schnell sich die US- und die Weltwirtschaft entkohlen könnten, wenn eine zusätzliche Energiespeichertechnologie mit hohem Volumen und geringen Kosten auf den Markt kommen würde.
Wenn Sie sind, sind Sie nicht allein. Im vergangenen Dezember wurde ESS in der Ausgabe 2021 des Jahresberichts der Cleantech Group erwähnt Top 100 Liste der Nachhaltigkeitsunternehmen und Trendszum dritten Mal in fünf Jahren.
Bleib dran für mehr. Zu den US-Partnern des Unternehmens gehören neben ARPA-E auch die des Energieministeriums Nationales Labor für erneuerbare Energien und Wells Fargo (das in Zusammenarbeit mit dem Labor einen Inkubator für saubere Technologien eingerichtet hat) und eine internationale Besetzung von Charakteren, darunter Kanadas Schalten Sie die Stromversorgung ein, EU-basiert InoBat, und Macht Afrika.
Zu den A-List-Investoren, die das Unternehmen unterstützen, gehört Durchbruch bei Energieunternehmen, das aus der von Bill Gates unterstützten Breakthrough Energy Coalition hervorgegangen ist, die sich in einem Werbeblitz um die Unterzeichnung des Pariser Abkommens von 2015 ins Leben gerufen hat. Zu der Zeit schien der Schwerpunkt auf der Kernenergie zu liegen, aber es scheint, dass sich die Gänge seitdem verschoben haben.
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Bild (beschnitten): All-Iron Flow Batterie Mit freundlicher Genehmigung von ESS.