Производство батарей аккумуляторных: Производство литий ионных аккумуляторов как бизнес в 2022 — VIP идеи

Содержание

Россияне создали литиевые аккумуляторы, работающие при минус 50 градусах

| Поделиться

«Ростех» разработал литий-ионные аккумуляторы, способные работать при 50-градусном морозе и сохранять заряд в таких условиях дольше импортных аналогов. Жара +50 градусов им тоже нипочем. Батареи можно использовать в целом спектре устройств, в том числе потенциально и в смартфонах. Это готовое изобретение, готовящееся к массовому производству в I квартале 2022 г.

Отечественные морозостойкие АКБ

Специалисты холдинга «Росэлектроника» из состава госкорпорации «Ростех» разработали особую модификацию аккумуляторов, способную выдерживать экстремально низкие для батарей температуры. По информации «Ростеха», эти элементы питания могут работать даже при 50-градусном морозе. Также они способны выдерживать жару до +50 градусов Цельсия.

Новое творение «Росэлектроники» представляет собой литий-ионные аккумуляторы, отличающиеся от обычных широко распространенных литиевых батарей, некой «уникальной электрохимической рецептурой». На запрос CNews, в чем именно заключается ее уникальность, представители «Ростеха» и НПО «Импульс» (входит в «Росэлектронику, отвечало за разработку АКБ) на момент публикации материала ответить не смогли.

На 22 декабря 2021 г. отечественные морозостойкие аккумуляторы уже прошли цикл предварительных испытаний. По информации разработчиков, батарея весом около 150 граммов способна выдержать до 2700 и более циклов заряд-разряд в зависимости от условий эксплуатации.

Начать серийное производство разработчики планируют в I квартале 2022 г. Представители «Ростеха» сообщили CNews, что конвейер будет запущен в Санкт-Петербурге на базе производственных мощностей НПО «Импульс».

Сферы применения

По заверениям представителей «Ростеха», новое изобретение «Импульса» может применяться в качестве элементов питания в широком спектре оборудования. Они подходят для устройств, используемых в медицине, беспилотниках, робототехнике, в авиационном и корабельном оборудовании, а также в телекоммуникационной аппаратуре. Отдельно разработчики отметили возможность применения АКБ в военной технике.

Главная отличительная черта российских батарей — их исключительная морозостойкость

На запрос CNews, относятся ли в данном случае смартфоны к телекоммуникационным устройствам, представители «Ростеха» ответили отрицательно. «Производственные мощности предприятия позволяют освоить выпуск аккумуляторов для смартфонов, но это будут изделия другого типа», – добавили они.

Выпуск АКБ в северной столице будет налажен с двумя категориями качества. Первая – это «ОТК», необходимая для оборудования общепромышленного назначения. По требованию заказчиков категория качества может быть повышена до «ВП», используемой при производстве военных изделий. Опционально возможен выпуск модификаций с защитой от радиации для использования в космосе.

Со слов разработчиков, в сравнении с зарубежными литий-ионными аккугомуляторами новинка НПО «Импульс» способна дольше держать заряд при очень низких температурах. За счет этого АКБ можно использовать даже в Арктике.

Целевая аудитория

Устойчивые к сильным морозам и жаре литий-ионные аккумуляторы «Росэлектроники» создавались в рамках реализации стратегической задачи по развитию и совершенствованию отечественной электронной компонентной базы, а также обеспечения импортозамещения в соответствии с постановлением Правительства РФ № 616. Как сообщили CNews представители «Ростеха», За новыми АКБ уже выстроилась очередь из первых заказчиков. В их числе предприятия самого Ростеха, а также различные организации Росатома. Более того, отечественные аккумуляторы оказались нужны структура Федеральной службы охраны России (ФСО), Федеральной службы безопасности (ФСБ), а также российскому Минобороны.

Широкие возможности импортозамещения

Созданные специалистами «Импульса» аккумуляторы способны полностью заменить собой импортные аналоги, в настоящее время использующиеся в целевых устройствах. Со слов генерального директора НПО «Импульс» Дениса Звонова, аккумуляторы создавались в рамках программы импортозамещения, вследствие чего они «полностью унифицированы с иностранными изделиями, которыми ранее оснащались многие виды оборудования».

Виктор Корсаков, «Рэйдикс»: Переход на SDS — лучший способ оптимизации СХД в условиях дефицита «железа»

Цифровизация

«Таким образом, pin-to-pin замена импортных батарей в отечественном изделии не потребует его переработки или модернизации. На базе созданных низкотемпературных аккумуляторов возможно изготавливать батареи с различными характеристиками по номинальному напряжению, емкости и размеру в зависимости от потребностей заказчика», – добавил Денис Звонов.

Другие наработки россиян

В России ведется разработка различных элементов питания, способных вытеснить классические литий-ионные АКБ. Например, в августе 2020 г. специалисты НИТУ «МИСиС» показали прототип бета-гальванического элемента питания. Такая российская батарейка может генерировать энергию в течение 20 лет. За счет оригинальной 3D-структуры бета-гальванического элемента ее размеры, по словам разработчиков, уменьшились втрое, удельная мощность повысилась в 10 раз, а себестоимость снизилась на 50%.

Сотрудники «МИСиС» разработали еще одну альтернативу литиевым батареям, которую вполне можно назвать экологичной. Как сообщал CNews, они научились делать суперконденсаторы с электродом из стеблей борщевика. Для их превращения в углеродный материал, а затем и в электроды ученые разработали особую технологию их обработки, включающую воздействие на них соляной кислоты и насыщение углекислым газом.

В декабре 2020 г. российские ученые создали особый полимерный материал для катодов аккумуляторов, позволяющий сократить время их зарядки до нескольких секунд и одновременно повысить их плотность вместе с временем службы. АКБ с новыми катодами смогут проработать до 70 лет и при этом сохранить около трети своей емкости.



Mercedes-EQ начинает производство аккумуляторных систем для нового EQS и расширяет свой опыт по созданию электромобилей

В преддверии мировой премьеры 15 апреля 2021 г. следующей полностью электрической модели Mercedes-EQ – представительского седана EQS – на заводе в Хедельфингене, являющемся частью производственной площадки Mercedes-Benz в Штутгарт-Унтертюркхайме, открывается производство аккумуляторных батарей. EQS знаменует собой запуск нового поколения высокоэффективных электрических автомобилей, предлагая запас хода свыше 700 км (согласно WLTP) – благодаря высокоэкономичной трансмиссии и прогрессу в области повышения плотности энергии аккумуляторных батарей. Органичная интеграция производства АКБ в существующее производство коробок передач превращает завод в Хедельфингене в важную составляющую собственной мировой сети по производству аккумуляторных батарей. Быстрое наращивание глобальных мощностей по производству АКБ и целенаправленное расширение своего экспертного опыта в области аккумуляторов по всей цепочке создания стоимости являются ключевыми, опорными элементами электрической инициативы Mercedes-Benz. Сюда входят как фундаментальные исследования, так и производство аккумуляторных батарей, вторичное их применение («вторая жизнь»), а также их утилизация.

Это ноу-хау и высокая вертикальная интеграция являются главными факторами успеха, призванными обеспечить предприятию ведущую роль в области электрических автомобилей. Наряду с увеличением производства аккумуляторных систем для автомобиля EQS, учреждённый в Унтертюркхайме Mercedes-Benz Drive Systems Campus будет целенаправленно расширять свои НИОКР в области электрического транспорта в рамках кампуса по электрическим и электрифицированным системам привода, как было уже объявлено в начале этого месяца.

«Активно и ускоренно расширяя нашу номенклатуру электромобилей, мы не забываем при этом о нашей высшей цели – достижении углеродной нейтральности. Наша следующая полностью электрическая модель – представительский седан EQS – построена на собственной электрической платформе и уже готова к старту. Поэтому начало производства высокоэффективных аккумуляторных систем для этого автомобиля на нашем традиционном заводе в Хедельфингене является важной вехой, – отметил Маркус Шэфер, член правления Daimler AG и Mercedes-Benz AG, ответственный за научные исследования и опытно-конструкторские разработки в Daimler Group, и главный исполнительный директор Mercedes-Benz Cars. – В рамках трансформации нашего предприятия и нашей палитры продуктов мы значительно расширяем наш экспертный опыт в области аккумуляторных батарей по всей цепочке создания стоимости, что поможет ещё быстрее совершить прорыв в разработке аккумуляторов следующего поколения».

Высокоэффективные аккумуляторные системы: «сделано в Штутгарт-Хедельфингене»

Как часть производственной площадки Mercedes-Benz в Унтертюркхайме завод в Хедельфингене отвечает за производство аккумуляторных систем Mercedes-EQ для автомобиля EQS, а также аккумуляторных систем для будущего EQE. Производственно-логистические мощности аккумуляторного завода в Хедельфингене располагаются на площади примерно 16 500 м2 и отличаются ультрасовременным оборудованием, а также использованием технологий «Индустрии 4.0». Литий-ионные АКБ сложной конструкции изготавливаются на производственной линии длиной около 300 метров с 70 станциями производства и высокой долей автоматизированных, а также осуществляемых вручную операций. Множество компонентов, среди которых, например, до 12 аккумуляторных модулей и так называемый EE-отсек (EE-compartment) для интеллектуальной интеграции силового электронного оборудования, собираемый на берлинском заводе Mercedes-Benz, монтируются в Хедельфингене в одну общую систему.

Автомобиль EQS будет на заказ оснащаться по модульному принципу АКБ различной конфигурации, что обеспечит разные варианты запаса хода и мощности. Благодаря полезной энергоёмкости до 108 кВт⋅ч в сочетании с первоклассной аэродинамикой запас хода у автомобиля EQS составляет свыше 700 км (согласно WLTP). Инновационное программное обеспечение собственной разработки делает технически возможными обновления по воздуху (OTA). Тем самым гарантируется, что управление энергоснабжением автомобиля EQS в течение всего срока его службы будет поддерживаться на самом актуальном уровне. Высокоэффективный химический состав аккумуляторной батареи EQS включает в себя никель, кобальт и марганец в соотношении 8:1:1. Таким образом содержание кобальта снижено примерно на десять процентов. Производство аккумуляторных элементов осуществляется с обеспечением углеродной нейтральности.

Производству отводится решающая роль в концепции экоустойчивого развития Mercedes-Benz AG. EQS вместе с новым S-Классом изготавливаются на предприятии Factory 56 завода в Зиндельфингене с самого начала с нулевым балансом выбросов CO2. Уже в 2022 г. все собственные заводы Mercedes-Benz по выпуску легковых и малотоннажных автомобилей, а значит и завод в Хедельфингене, будут работать в углеродно-нейтральном режиме.

Целенаправленное расширение собственного опыта по созданию электромобилей с акцентом на аккумуляторные батареи

За счёт концентрации и расширения своей деятельности в области аккумуляторных батарей на базе кампуса Mercedes-Benz Drive Systems производственной площадки в Унтертюркхайме (Германия) предприятие ещё больше укрепит своё ноу-хау в электромобильной сфере. На предприятии уже проводятся широкомасштабные исследования и разработки, например, в экспериментальном центре электромобильных технологий и экспериментальном центре аккумуляторных технологий, где, помимо прочего, создаются прототипы систем электропривода, а также исследуются и тестируются аккумуляторные технологии. Результаты работы международной сети наших исследовательских центров сводятся вместе на этой производственной площадке.

Чтобы ещё больше укрепить свою компетентность в области аккумуляторных технологий, Mercedes-Benz планирует открыть новый завод для мелкосерийного производства будущих литий-ионных аккумуляторных элементов, который начнёт свою работу в 2023 г. Большое значение при этом придаётся фактору экоустойчивого развития, прозрачности процесса разработки аккумуляторных элементов вплоть до возможности их вторичной переработки. Сосредоточенность на собственном ноу-хау и высокой вертикальной интеграции является ключом к тому, чтобы занять ведущую роль в сфере электрических автомобилей. Mercedes-Benz планирует инвестировать трёхзначную миллионную сумму в трансформацию этой производственной площадки.

Активное расширение номенклатуры электромобилей идёт в Mercedes-Benz AG полным ходом

На 2021 г. намечено прежде всего ускорение электрификации в подразделении Mercedes-Benz Cars – с увеличением доли электромобилей и гибридов до примерно 13 %. С помощью нового суббренда Mercedes-EQ автопроизводитель Mercedes-Benz AG подтверждает своё стремление быть лидером в области электрификации и цифровизации, предлагая своим клиентам идеальный баланс между устойчивым развитием, эмоциональным фактором и спросом на инновации. Всего в этом году будут представлены четыре новые модели Mercedes-EQ: EQA, EQB, EQE и EQS. Помимо этого, семейство подключаемых гибридов, уже насчитывающее свыше 20 модификаций, пополнится электрифицированными вариантами автомобилей C-Класса и S-Класса с электрическим запасом хода около 100 км (согласно WLTP). Менее чем через два года семейство Mercedes-EQ будет представлено более чем десятью полностью электрическими моделями EQ во всех сегментах.

BASF и «Норникель» объединяют усилия для поставки аккумуляторных материалов

  • BASF объявляет о создании первой площадки для производства аккумуляторных материалов в Европе
  • BASF и «НорникельПубличное акционерное общество «Горно-металлургическая компания «Норильский никель» и его дочерние компанииПерейти к словарю» начинают стратегическое сотрудничество для удовлетворения растущего спроса на аккумуляторные материалы для электромобилей

Людвигсхафен (Германия), Москва (Россия), 22 октября 2018 г. — BASF выбрал г. Харьявалта (Финляндия) в качестве первой европейской площадки для производства аккумуляторных материалов для европейского автомобильного рынка. Предприятие будет построено рядом с никель-кобальтовым заводом ПАО «ГМК «Норильский никель» («Норникель»).

Финансирование проекта — часть многоступенчатого инвестиционного плана BASF на сумму 400 миллионов евро, анонсированного в прошлом году и основанного на производстве исходных материалов для аккумуляторных батарей, которое было запущено в Харьявалте в 2018 году. Запуск предприятия запланирован на конец 2020 года и позволит полностью обеспечивать около 300 000 электромобилей в год материалами BASF для аккумуляторных батарей. Новый завод в Харьявалте будет использовать местные возобновляемые источники энергии, включая гидро- и ветряную энергию, а также энергию биомассы.

Кроме того, BASF и «Норникель» подписали долгосрочное соглашение на поставку никелевого и кобальтового сырья, которое производится на рафинировочном заводе «Норникеля». Условия соглашения предусматривают надежные поставки из локального источника сырья для производства батарей в Европе.

Инвестиции BASF в новое предприятие в Финляндии помогают поддерживать инициативу Европейской Комиссии по созданию цепочки добавленной стоимости в производстве аккумуляторных батарей в Европе. BASF продолжает рассматривать варианты дополнительных локаций в Европе для строительства новых заводов по производству аккумуляторных материалов.

«Инвестиции в производство в Харьявалте позволит BASF быть ближе к клиентам и получить доступ к рынкам всех крупных регионов с локальным производством, продолжая поддерживать быстрорастущий рынок электромобилей, — прокомментировал Кеннет Лейн, президент подразделения „Катализаторы“ концерна BASF. — Наше сотрудничество с „Норникелем“ — еще один шаг в сторону создания прочной платформы, объединяющей усилия лидеров индустрии в сфере поставок сырья и аккумуляторных технологий и производства».

«Совместное размещение нового производства BASF и рафинировочного завода „Норникеля“ в Харьявалте обеспечит эксклюзивный доступ к локальным поставкам никеля и кобальта, — комментирует Джеффри Лу, Старший вице-президент подразделения „Аккумуляторные материалы“ концерна BASF. — Наши катодные материалы с высоким содержанием никеля являются ключевыми составляющими для обеспечения повышенной энергетической емкости аккумулятора и увеличения времени эксплуатации электромобиля для наших клиентов. Благодаря производственным мощностям международного масштаба BASF сможет способствовать реализации европейской стратегии роста оригинальных производителей оборудования и ключевых поставщиков аккумуляторов для электромобилей с помощью надежной системы поставок и тесного сотрудничества».

Сергей Батехин, Старший вице-президент, руководитель Блока сбыта, закупок и инновационного развития «Норникеля» подтвердил: «Мы рады расширить наше сотрудничество с BASF, одним из наших долгосрочных стратегических партнеров. Это соглашение является важной составляющей масштабной стратегии „Норникеля“ по увеличению своего присутствия на международном рынке аккумуляторных материалов и установлению продолжительного сотрудничества с ведущими производителями катодных активных материалов».

«Мы верим, что электромобили способны изменить никелевую промышленность на глобальном уровне, и „Норникель“, как ведущий поставщик очищенного никеля в мире, имеет уникальное расположение для поддержки этих изменений. Мы особенно гордимся тем, что наша компания играет важную роль в поддержке развития „зеленой“ экономики как в Европе, так и по всему миру. „Норникель“ подтверждает приверженность устойчивому долгосрочному развитию своей базы ресурсов и статусу ответственного участника глобальной системы снабжения материалами», — добавил Сергей Батехин.

Получить более подробную информацию об аккумуляторных материалах BASF и о приверженности компании к развитию электромобилей можно по ссылке.

Вы можете найти дополнительные видео и фотоматериалы об исследованиях BASF в области аккумуляторных материалов по ссылкам на TV-Service и на фотобазу (пожалуйста, укажите в поиске «battery» («аккумулятор»).

Справка

О подразделении BASF Catalysts

Подразделение катализаторов в составе концерна BASF (BASF Catalysts) является ведущим мировым поставщиком катализаторов для промышленных процессов и защиты окружающей среды. Сотрудники подразделения обладают внушительным опытом в разработке технологий, которые помогают сохранять чистоту воздуха, выпускать различные виды топлива и обеспечивать эффективность производства многочисленных химических веществ, пластмасс и других продуктов, включая усовершенствованные материалы для аккумуляторных батарей. Опираясь на передовую научно-исследовательскую базу, на стремление к инновациям и глубокие знания в области использования драгоценных и цветных металлов, специалисты BASF Catalysts создают уникальные решения, которые способствуют успешному бизнесу компаний — заказчиков BASF. С более подробной информацией можно ознакомиться на сайте: http://www.catalysts.basf.com.

О концерне BASF

BASF создаёт химию в целях устойчивого будущего. В своей деятельности мы сочетаем экономические успехи с бережным отношением к окружающей среде и социальной ответственностью. Сотрудники Группы BASF, общая численность которых составляет более 115 тысяч человек, вносят вклад в успешное развитие бизнеса наших клиентов в различных индустриях практически во всех странах мира. Структура нашего бизнеса включает пять основных сегментов: химикаты, специальные продукты, функциональные материалы и решения, решения для сельского хозяйства, нефть и газ. По итогам 2017 года объём продаж BASF составил 64,5 млрд евро. Акции BASF торгуются на фондовых биржах во Франкфурте (BAS), Лондоне (BFA) и Цюрихе (BAS). Более подробная информация о концерне BASF представлена на сайте: www.basf.com.

О ПАО «ГМК «Норильский никель»

ПАО «ГМК «Норильский никель» — диверсифицированная горно-металлургическая компания, являющаяся крупнейшим в мире производителем никеля и палладия, ведущим производителем платины, кобальта, меди и родия в мире. КомпанияПубличное акционерное общество «Горно-металлургическая компания «Норильский никель»Перейти к словарю также производит золото, серебро, иридий, селен, рутений и теллур. Производственные подразделения группы компаний «Норильский никель» расположены в России в Норильском промышленном районе, на Кольском полуострове и в Забайкальском крае, а также в Финляндии и ЮАР. В России акции компании допущены к торгам на Московской и Санкт-Петербургской биржах. АДРАмериканская депозитарная расписка — ценная бумага, представляющая долю участия в депонированных ценных бумагах компании иностранного государства и подтвержденная расписками, выданными банком-депозитарием в США.Перейти к словарю на акции ПАО «ГМК «Норильский никель» торгуются на внебиржевом рынке США, на Лондонской и Берлинской биржах. Более подробная информация о «Норникеле» представлена на сайте: www.nornickel.ru.

Решения по характеристике аккумуляторов для исследования и разработки аккумуляторов

В энергетической отрасли полным ходом идет переход к углеродной нейтральности и возобновляемым источникам энергии, и батареи должны сыграть важную роль, особенно когда речь идет о хранении энергии. В то время как возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия и энергия ветра, все чаще заменяют ископаемое топливо, батареи стали жизнеспособным вариантом хранения энергии для будущих применений в электросетях.Переход к электрическому транспорту также стимулирует развитие аккумуляторных технологий, суперконденсаторов и альтернатив менее экологичному топливу.

Тем не менее, переход к низкоуглеродной энергетике далек от завершения. Технологии возобновляемых источников энергии, особенно материалы и устройства для хранения энергии, по-прежнему имеют большой потенциал для усовершенствования. Например, когда речь идет о технологии накопления энергии в батареях, постоянно открываются и быстро расширяются более эффективные электродные материалы.Еще одним важным фактором является создание круговой цепочки создания стоимости с эффективной переработкой использованных и отходов.

В Malvern Panalytical мы гордимся тем, что сотрудничаем с вами в вашем путешествии к углеродно-нейтральным батареям и накопителям энергии. В частности, мы предлагаем широкий спектр физических, химических и структурных решений для хранения энергии на основе батарей и ее анализа.

Наши решения могут помочь решить ключевые проблемы в производстве материалов для производства аккумуляторов, таких как:


  • Как производительность моего устройства связана с формой и распределением частиц по размерам?
  • Как упростить анализ химического состава и примесей для производства материалов и переработки отходов?
  • Как изменения кристаллической структуры могут предсказать усталость от напряжения и разрушение во время использования?
  • Как приготовить суспензию для аккумуляторов со стабильным и однородным распределением частиц?


Поддерживая вас в решении этих вопросов, мы стремимся обеспечить правильную технику определения характеристик аккумуляторов для разработки эффективных, высокопроизводительных и пригодных для повторного использования аккумуляторных материалов, а также способствовать переходу к хранению энергии на основе возобновляемых аккумуляторов.

батарей заряжают нашу планету, но какова цена?

Великая зеленая дилемма

Сейчас много ажиотажа в связи с нашим ускоренным переходом на более чистое электричество. Но если мы действительно хотим совершить скачок в электрическое будущее, необходимо преодолеть важное препятствие: нам нужны действительно чистые батареи. Несмотря на то, что технология накопления энергии развивалась семимильными шагами, еще многое предстоит сделать, чтобы уменьшить неблагоприятное воздействие аккумуляторов на окружающую среду.Однако инновационные компании уже предпринимают шаги для решения этой важной проблемы…

Растущие потребности человечества в электроэнергии означают, что новые решения для хранения энергии быстро становятся глобальной необходимостью.

Фотография НАСА / предоставлено Unsplash

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Мы ищем литий?

Литиевые аккумуляторы в настоящее время являются популярным решением для хранения энергии для производителей электромобилей, телефонов, планшетов и ноутбуков.И легко понять, почему: они являются эффективными зарядными устройствами, их легко утилизировать, и они имеют более высокую плотность энергии, чем щелочные батареи.

Названный инвесторами «белым золотом», спрос на литий удвоил его цену в период с 2016 по 2018 год, поскольку производители аккумуляторов пытаются заполучить этот серебристо-белый щелочной металл. Несмотря на то, что на Земле есть колоссальные 43 миллиона тонн (39 миллионов метрических тонн) вещества, только треть из них находится в форме, которую можно добывать; из них 87 процентов находятся в соленых водах, в основном в так называемом «литиевом треугольнике» Южной Америки.

Процесс производства лития, или, точнее, карбоната лития, включает бурение отверстий в солончаках и выкачивание соленого, богатого минералами рассола на поверхность. Этот рассол оставляют испаряться, а полученные соли фильтруют, чтобы можно было извлечь карбонат лития. Несмотря на то, что это очень простой процесс, он использует большое количество воды и может занять от 18 до 24 месяцев.

Компания Audi находится в числе тех, кто ищет способы ускорить производство литиевых аккумуляторов и сделать их более безопасными для климата.Например, ценные элементы могут быть извлечены и повторно использованы в новых продуктах в конце жизненного цикла батареи; в некоторых случаях возможно, что целые литиевые батареи могут быть перепрофилированы для вторичного использования, питая транспорт и заводские автомобили. Имея это в виду, утилизация вышедших из эксплуатации аккумуляторов стала основным направлением деятельности Audi.

Это предприятие Audi вдыхает новую жизнь в свои заводские автомобили с помощью электрического разряда, заряжая их отработанными литий-ионными батареями, взятыми из старых электромобилей.

Фотография предоставлена ​​Audi Media Center

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Также существует возможность увеличить плотность энергии этих батарей, уменьшив, таким образом, их размер и фактически требуемое количество лития, а также сократив использование редких и дорогих компонентов, таких как кобальт.

Цуёси Хосино из Института термоядерного синтеза Роккасё Японского агентства по атомной энергии недавно предложил другую идею — метод извлечения лития из морской воды с помощью диализа — в журнале Опреснение .В системе используется специальная мембрана, через которую может пройти только ион лития. Хотя Хосино еще не готов к коммерциализации, его метод осмоса «показывает хорошую энергоэффективность и легко масштабируется».

Графеновые суперконденсаторы действительно супер?

В то время как производство лития совершенствуется, эксперты выступают за альтернативы, такие как графеновые суперконденсаторы. Несмотря на то, что они звучат так, как будто они принадлежат космическому кораблю, они могут помочь решить энергетическую дилемму Земли.Вместо того, чтобы удерживать электричество в виде химического потенциала — как щелочные или литиевые батареи — суперконденсаторы хранят его в электрическом поле , подобно тому, как статический заряд накапливается на поверхности воздушного шара.

Добавление «чудо-материала» графена позволяет создавать прочные и легкие суперконденсаторы. Хотя это еще только начало, рынок графеновых аккумуляторов, по прогнозам, достигнет 115 миллионов долларов к 2022 году, при этом китайские и испанские компании будут использовать суперконденсаторы для питания всего, от ноутбуков до электрических мотоциклов.

Однако во всем этом есть очень большое «но». Суперконденсаторы — даже графеновые — пока не могут долго удерживать заряд. Подумайте, как это раздражает, когда батарея вашего телефона резко садится, а затем представьте, что то же самое происходит, когда вы находитесь в машине за несколько миль от зарядной станции. Не хорошо.

Можем ли мы хранить чистое электричество в такой же чистой батарее?

Аккумулятор, одновременно практичный и экологически безопасный в производстве и , может показаться Святым Граалем, но в Делфте, Голландия, группа новаторов из AquaBattery считает, что они его нашли.Голубая батарея хранит энергию, как вы уже догадались, в воде, и может использоваться для накопления всей эко-электроэнергии, производимой в Нидерландах, на 100-процентной устойчивой основе. Итак, как это работает?

Пропускание электрического тока через соленую воду разделяет ее на концентрированный солевой раствор и пресную воду — процесс, известный как электродиализ, — одновременно накапливая энергию. Во время второй фазы разрядки происходит обратный процесс, и эти две воды объединяются, высвобождая собранную энергию, которая затем преобразуется обратно в электрический ток с помощью специальных мембранных пакетов.

Этот пилотный демонстрационный проект уже запущен и использует экологически чистое электричество для питания домов жителей Зеленой деревни в Делфте.

Фотография Гарри Вудса

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Это простая и безопасная технология, позволяющая накапливать огромное количество электроэнергии для использования в случае необходимости, например, для обеспечения того, чтобы в городской энергосистеме всегда было достаточно энергии для удовлетворения спроса. В то время как установка в Делфте в настоящее время находится в относительно небольшом масштабе, у директора AquaBattery Дэвида Вермааса большие планы; он хочет развернуть свою синюю батарею в местах, где встречается соленая и пресная вода, например, на голландских водных путях.Энергетический потенциал огромен.

Электромобили, такие как Audi e-tron, уже производятся на объекте с нулевым выбросом углерода, и немецкий бренд мобильности уверен, что вскоре электроэнергия, питающая их, будет полностью экологически чистой.

Фотография Гарри Вудса

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Литиевые батареи в настоящее время предлагают наиболее практичное решение для хранения энергии и останутся неотъемлемой частью электромобилей нового поколения.Но в следующем десятилетии или около того вы можете подзаряжаться от сети, поддерживаемой Blue Batteries. Ожидается, что с повышением качества они предложат реальную альтернативу, которая изменит наши отношения с возобновляемыми источниками энергии. Будь то генерация, хранение или питание электромобиля, есть надежда, что однажды каждый этап энергетического путешествия будет на 100% экологичным.

Дополнительную информацию об официальных показателях расхода топлива и официальных удельных выбросах CO~2~ новых легковых автомобилей можно найти в руководстве ЕС «Информация о расходе топлива, выбросах CO~2~ и энергопотреблении новых автомобилей». который можно бесплатно получить во всех торговых представительствах DAT Deutsche Automobil Treuhand GmbH, Hellmuth-Hirth-Strasse 1, D-73760 Ostfildern, Германия, и на сайте www.дат.де.

Аккумулятор электроэнергии | Центр климатических и энергетических решений

Опции политики
Углерод Цена

Цена на углерод, такая как программа ограничения и торговли парниковыми газами, повысит стоимость электроэнергии, произведенной из ископаемых видов топлива, по сравнению с низкоуглеродными источниками. В этом случае хранение электроэнергии будет иметь повышенную ценность, если можно будет хранить относительно недорогое низкоуглеродное электричество для замены углеродоемкой энергии.

Ценообразование на электроэнергию в режиме реального времени

Если бы с потребителей взималась динамичная цена за электроэнергию в режиме реального времени, высокая стоимость пиковой электроэнергии была бы прозрачной, а инвестиции в накопление электроэнергии для снижения пиковой нагрузки имели бы большую ценность. Национальная интеллектуальная сеть будет способствовать ценообразованию на электроэнергию в режиме реального времени. Калифорния начала перевод своих коммерческих, промышленных и сельскохозяйственных клиентов на эту структуру ценообразования в результате директивы Калифорнийской комиссии по коммунальным предприятиям.

Мандаты

Распоряжения по всему штату могут увеличить внедрение технологий накопления электроэнергии. Калифорния, Массачусетс, Невада, Нью-Йорк и Орегон ввели мандаты на хранение в разных масштабах по всему штату.

Рынки вспомогательных электрических услуг

Технологии накопления электроэнергии выиграют от получения цен, устанавливаемых конкурентными рынками на вспомогательные электрические услуги, такие как регулирование, промежуточный резерв и отслеживание нагрузки.

Ослабление ограничений владения

Аккумуляторы электроэнергии могут выполнять функции генерации и передачи, но существующие нерегулируемые рынки электроэнергии налагают ограничения на то, кто может владеть такими объектами. Снятие ограничений на владение объектами хранения энергии конечными потребителями, владельцами передающих или распределительными компаниями может способствовать более широкому проникновению на рынок.

Интеграция накопления электроэнергии в планирование передачи

При принятии решений о новых линиях электропередачи может учитываться расположение крупных хранилищ электроэнергии, центров спроса и генерирующих мощностей.Инвестиции в накопление энергии часто обходятся дешевле, чем строительство новых линий электропередачи. Федеральная комиссия по регулированию энергетики может изменить правила таким образом, чтобы накопление энергии подпадало под действие стимулов ценообразования на передачу и являлось частью процесса планирования передачи.

Фундаментальные и прикладные исследования и разработки

Низкая эффективность заряда/разряда, низкий срок службы и высокие капитальные затраты делают большинство технологий хранения электроэнергии менее конкурентоспособными с экономической точки зрения для сглаживания возобновляемых источников энергии или предоставления услуг по обеспечению качества электроэнергии по сравнению с электростанциями, которые предоставляют аналогичные услуги.Инвестиции и стимулы в фундаментальные и прикладные исследования и разработки повысят производительность существующих технологий и поддержат прорывы в технологиях хранения энергии следующего поколения. В 2016 году программа Министерства энергетики США ARPA-E выделила 37 миллионов долларов на новую программу, чтобы определить, как твердоионные проводники могут улучшить накопление энергии за счет увеличения емкости батареи и предотвращения коротких замыканий и деградации.

Вызовы
Высокие капитальные затраты

Капитальные затраты на большинство технологий хранения электроэнергии по-прежнему высоки по сравнению с генераторами природного газа, которые предоставляют аналогичные услуги, но затраты на батареи в последнее время значительно снизились, и ожидается, что эта тенденция продолжится.

Необходимость крупномасштабных демонстрационных проектов

Технологии накопления электроэнергии, такие как CAES, требуют нескольких крупномасштабных демонстрационных проектов, прежде чем руководители коммунальных служб будут уверены в том, что будут инвестировать в них. Другие типы хранения, такие как SMES, также потребуют крупномасштабных демонстраций, прежде чем они смогут получить более широкое распространение.

Процессы планирования передачи

При планировании передачи учитывается только расположение центров спроса и генерирующих мощностей.В результате географически удаленные хранилища электроэнергии, такие как ГЭС или ЦАЭС, имеют ограниченный доступ к передающей сети.

Регулирующие барьеры

Федеральные правила и правила штата рассматривают накопление электроэнергии как тип технологии производства электроэнергии, а не как инвестиции в пропускную способность. Таким образом, компаниям по передаче и распределению запрещается владеть накопителями электроэнергии. Еще одним препятствием является отсутствие разделения тарифов на коммунальные услуги в штатах.Поскольку прибыль коммунальных предприятий обычно привязана к объему продаж энергии, существует стимул продавать больше энергии. При разделении с большей вероятностью будут продвигаться такие программы, как энергоэффективность и более широкое развертывание накопителей энергии. Кроме того, большинство стандартов портфеля возобновляемых источников энергии или государственных инвестиций или производственных стимулов исключают хранение энергии, несмотря на тот факт, что хранение энергии может способствовать более широкому распространению возобновляемых источников энергии.

Недостроенные рынки электроэнергии

В большинстве регионов США еще не полностью развиты рынки и прозрачные цены на все виды вспомогательных услуг, которые обеспечивают технологии хранения (и генерации) электроэнергии, помимо обеспечения электроэнергией, такие как регулирование, промежуточный резерв, отслеживание нагрузки и другие Сервисы.

Передовые технологии хранения энергии | Ассоциация хранения энергии

Передовые технологии хранения энергии | Ассоциация накопителей энергии ПОЖАЛУЙСТА, ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: ESA теперь является частью Американской ассоциации чистой энергии (ACP). Этот материал веб-сайта не обновляется регулярно и предназначен только для архивных и справочных целей. Пожалуйста, посетите сайт cleanpower.org для получения дополнительной информации.

Зачем хранить энергию

для хранения энергии

Был разработан широкий спектр технологий хранения, чтобы сеть могла удовлетворять повседневные потребности в энергии

С момента открытия электричества мы искали эффективные методы хранения этой энергии для использования по требованию.За последнее столетие отрасль хранения энергии продолжала развиваться, адаптироваться и внедрять инновации в ответ на меняющиеся потребности в энергии и достижения в области технологий.

Системы накопления энергии предлагают широкий спектр технологических подходов к управлению нашим энергоснабжением, чтобы создать более устойчивую энергетическую инфраструктуру и обеспечить экономию средств для коммунальных служб и потребителей. Чтобы помочь понять различные подходы, применяемые в настоящее время по всему миру, мы разделили их на пять основных категорий:

  • Аккумуляторы – ряд решений для электрохимического хранения, включая современные химические батареи, проточные батареи и конденсаторы
  • Термические – улавливание тепла и холода для выработки энергии по запросу или компенсации потребностей в энергии
  • Механическое хранение – прочее инновационные технологии использования кинетической или гравитационной энергии для хранения электроэнергии
  • Водород – избыточное производство электроэнергии может быть преобразовано в водород путем электролиза и сохранено
  • Насосная гидроэнергетика – создание крупных резервуаров энергии с помощью воды

Благодаря вкладу ряда ученых и новаторов мы смогли лучше понять силу электричества, но Алессандро Вольта приписывают изобретение первой батареи в 1800 году.На самом базовом уровне батарея представляет собой устройство, состоящее из одного или нескольких электрохимических элементов, которые преобразуют накопленную химическую энергию в электрическую.

Узнать больше

Современные солнечные тепловые электростанции производят всю свою энергию, когда светит солнце в течение дня. Избыточная энергия, вырабатываемая во время пикового солнечного света, часто хранится в хранилищах тепловой энергии — в виде расплавленной соли или других материалов — и может использоваться вечером для выработки пара, приводящего в действие турбину для производства электроэнергии.

Узнать больше

Механические системы хранения энергии используют кинетические или гравитационные силы для хранения введенной энергии. В то время как физика механических систем часто довольно проста (например, вращение маховика или подъем веса в гору), технологии, которые позволяют эффективно и действенно использовать эти силы, особенно продвинуты. Высокотехнологичные материалы, передовые компьютерные системы управления и инновационный дизайн делают эти системы применимыми в реальных приложениях.

Узнать больше

Электричество можно преобразовать в водород путем электролиза.Затем водород можно хранить и в конечном итоге повторно электрифицировать. Сегодня эффективность туда и обратно ниже, чем у других технологий хранения. Несмотря на эту низкую эффективность, интерес к хранению водородной энергии растет из-за гораздо более высокой емкости по сравнению с батареями (малые масштабы) или насосными гидроэлектростанциями и CAES (крупные масштабы).

Узнать больше

Гравитация — это мощная, неотвратимая сила, которая всегда окружает нас, а также лежит в основе одной из самых известных технологий хранения энергии — гидроэнергетики.В настоящее время наиболее распространенным типом хранения энергии являются насосные гидроэлектростанции, и мы использовали эту технологию гравитационного хранения в коммунальных масштабах большую часть прошлого века в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

Учить больше

Стать участником

Присоединяйтесь к ESA — Национальной сети заинтересованных сторон по хранению энергии

Узнайте больше о членстве

© 2022 Ассоциация накопителей энергии. Все права защищены.

Этот веб-сайт использует файлы cookie для улучшения вашего опыта. Мы предполагаем, что вы согласны с этим, но вы можете отказаться, если хотите. Настройки файлов cookieПРИНЯТЬ

Политика конфиденциальности и использования файлов cookie

Нам понадобится гораздо больше памяти сетки. Новые железные батареи могли бы помочь.

Батареи не имеют этого ограничения. Тем не менее, большинство сетевых батарей, работающих сегодня, представляют собой литий-ионные батареи. Относительно дорогие, они также приходят в негодность в течение нескольких лет и сделаны из трудно перерабатываемых материалов, которые могут загореться или взорваться.Хуже того, если вы хотите удвоить емкость аккумуляторной батареи, вам придется покупать в два раза больше батарей. Это делает слишком дорогим хранение энергии более чем на несколько часов, говорит Скотт Литцельман, который руководит программой долгосрочного хранения энергии в ARPA-E, американском агентстве, которое финансирует исследования и разработки в области передовых энергетических технологий.

Проточные батареи, как и батарея, разработанная ESS, хранят энергию в резервуарах с жидкими электролитами — химически активными растворами, которые прокачиваются через гальванический элемент батареи для извлечения электронов.Чтобы увеличить емкость проточного аккумулятора, вы просто увеличиваете размер его накопительного бака. Когда батарея вырастает до размеров здания, эти резервуары превращаются в бункеры.

Внутри электрохимических элементов проточной батареи два электролита разделены мембраной. Один электролит протекает мимо положительного электрода, когда он прокачивается через ячейку, а другой электролит протекает мимо отрицательного электрода. В батарее ESS эти два электролита идентичны: соли железа растворены в воде.

По мере прохождения электролитов через ячейку химические реакции происходят по обе стороны мембраны. Когда аккумулятор заряжается электрическим током, электролит на отрицательном электроде аккумулятора получает электроны, а растворенные соли железа осаждаются на поверхности электрода в виде твердого железа.

Когда аккумулятор разряжается, происходит обратный процесс: электролит теряет электроны на своем отрицательном электроде, железо с покрытием возвращается в растворенную форму, а химическая энергия электролита снова преобразуется в электричество.На положительном электроде происходит обратный процесс: электролит теряет электроны и «ржавеет» до коричневатой жидкости во время зарядки аккумулятора, а при разряде этот процесс идет на обратный.

В обычной литий-ионной батарее, такой как в мобильном телефоне или электромобиле, элемент и электролит содержатся в одном корпусе. «То, что у вас есть в начале, — это то, что вы получаете», — говорит Эванс.

Но в проточной батарее хранение электролита во внешнем резервуаре означает, что часть, накапливающая энергию, отделена от части, производящей энергию.Такое разделение энергии и мощности позволяет коммунальным предприятиям добавлять больше накопителей энергии, не добавляя при этом дополнительных гальванических элементов батареи.

Компромисс заключается в том, что железные батареи имеют гораздо более низкую плотность энергии, а это означает, что они не могут хранить столько же энергии, сколько литий-ионные батареи того же веса. А проточные батареи требуют больше предварительных инвестиций и обслуживания, чем литий-ионные батареи.

Однако, когда речь идет о безопасном хранении больших объемов энергии в течение длительного времени, их трудно превзойти.И это именно то, что сетевым операторам нужно будет сделать гораздо больше в ближайшие годы.

Долговечный

Аккумуляторы, которые сегодня используются коммунальными службами, обычно сохраняют энергию в течение четырех часов или меньше. Это нормально для таких задач, как сглаживание кратковременных колебаний частоты и перебоев в подаче электроэнергии, но по мере того, как электроэнергетический сектор движется к 100% чистой энергии, «вы абсолютно не можете делать это с четырехчасовыми батареями», — говорит Хью Макдермотт, старший вице-президент. президент по продажам и развитию бизнеса в ESS.

Чтобы компенсировать подъемы и спады солнечной и ветровой генерации, большинство сетевых операторов используют «пиковые электростанции», работающие на природном газе, которые могут быстро запускаться при высоком спросе на электроэнергию. По словам Макдермотта, установка батареи, способной обеспечить 16 часов автономной работы, будет дешевле, чем установка любой пиковой системы.

Батареи не могут решить мировую проблему хранения энергии. Electrochaea думает, что археи могли. — Кварц

Копенгаген, Дания

Иногда хорошего может быть слишком много.

Время от времени от Калифорнии до Германии приходят новости об «отрицательных ценах на электроэнергию» — своеобразном побочном эффекте глобальных усилий по выработке экологически чистой энергии. Солнечные фермы и ветряные турбины производят различное количество энергии в зависимости от капризов погоды. Таким образом, мы строим электрические сети, чтобы поддерживать только те уровни мощности, которые мы ожидаем в данном месте. Но в некоторых случаях солнца или ветра больше, чем ожидалось, и эти возобновляемые источники энергии дают больше энергии, чем может выдержать сеть.Затем производители этой энергии должны платить потребителям за использование избыточной электроэнергии; в противном случае сетка будет перегружена и выйдет из строя.

По мере того, как мы строим все больше и больше возобновляемых источников энергии для достижения целей по сокращению выбросов Парижского соглашения по климату, такие ситуации станут более распространенными. Стартапы во главе с предпринимателями, которые видят это будущее на горизонте, теперь ищут способы заработать на неизбежном избытке экологически чистой электроэнергии.

Прохладным апрельским днем, когда в воздухе витал запах какашек, я встретил один из таких стартапов на станции очистки сточных вод в Копенгагене, Дания.Электрохейя улавливает углекислый газ, образующийся в процессе очистки сточных вод, и превращает его в природный газ. Уже одно это было бы достаточно впечатляюще; если мы хотим остановить глобальное потепление, мы должны сделать все возможное, чтобы предотвратить попадание CO2 в атмосферу. Но компания Electrochaea также нашла способ обеспечить все предприятие избыточной зеленой энергией, производимой в особенно солнечные и ветреные дни, которая в противном случае была бы потрачена впустую, потому что ее было бы невозможно хранить.

Другими словами, при расширении процесс Electrochaea может стать ответом на одну из самых больших проблем 21-го века: хранение энергии, а также сократить выбросы.

Electrochaea

Пилотная установка Electrochaea в Копенгагене, на заднем плане водоочистная установка Biofos.
Эта статья является частью серии «Гонка к нулевым выбросам», посвященной технологии улавливания углерода. Вы также можете прочитать нашу статью, в которой излагаются аргументы в пользу использования технологии для борьбы с изменением климата.

Проблема с аккумулятором

Самая большая проблема с ветровой и солнечной энергией заключается в том, что они неустойчивы. Сегодня может быть сильный ветер, а завтра спокойное небо; Яркое солнце в понедельник и 100% облачность во вторник. Некоторые утверждают, что эту проблему легко решить, сохраняя любую избыточную энергию в батареях до тех пор, пока она не понадобится в более позднее время. Кроме того, сторонники аккумуляторов говорят, что хотя батареи размером с книжный шкаф, необходимые для хранения солнечной энергии для небольшого дома, сегодня дороги, цены падают и будут продолжать падать в течение некоторого времени.

Вот только это не так просто. Аккумуляторы для этих приложений, представленные на рынке, представляют собой, по сути, большие версии литий-ионных аккумуляторов, используемых в мобильных телефонах. Они могут хранить энергию только в течение определенного периода времени — максимум недель. Как только источник зарядки удаляется, они начинают терять заряд.

Это не проблема, если батареи предназначены для сглаживания пиков и спадов ежедневного использования. Проблема в том, что потребность человечества в энергии зависит от местных сезонов, что иногда требует использования всех доступных источников, а иногда вообще не использует много энергии.Пик потребления энергии в Мумбаи приходится на самые жаркие дни лета, когда люди включают кондиционеры, чтобы выжить. Пик спроса на энергию в Лондоне приходится на самые холодные зимние дни, когда люди сжигают природный газ для обогрева своих домов и офисов.

Пиковая потребность в энергии, будь то отопление или охлаждение, может в 20 раз превышать потребление энергии в среднем за день. Сегодня мы перекапываем больше угля или закачиваем больше природного газа на электростанции, работающие на ископаемом топливе, в дни повышенного спроса. В некоторых местах, например в Бриджпорте в Коннектикуте, есть старые электростанции, работающие на ископаемом топливе, часто на угле, которые закрыты большую часть года и включаются только во время пикового спроса.Очевидно, что это не сработает в будущем, основанном на возобновляемых источниках энергии.

Есть два решения для межсезонного хранения энергии, и оба они требуют огромных инвестиций в инфраструктуру: во-первых, вы можете построить так много полей для солнечных батарей или так много ветряных турбин, что вы могли бы производить гораздо больше, чем в 20 раз больше, чем сила среднего дня. В результате у вас будет гораздо больше избыточной энергии в день низкого спроса, но, по крайней мере, вы сможете удовлетворить спрос в дни пикового спроса. Второй вариант — получить столько аккумуляторов, чтобы они могли накапливать достаточно избыточной энергии, чтобы, даже когда они разряжались, все еще оставалось достаточно энергии, чтобы обеспечить сеть в дни пикового спроса.

Даже если бы и возобновляемая генерация, и хранение были бы достаточно доступными для этих планов — а это пока не так — есть еще одна экономическая стена, которую невозможно преодолеть: большую часть времени ваша новая гигантская электростанция и парк аккумуляторов было бы бесполезно, потому что пик спроса бывает всего несколько раз в год. Ни одно правительство не может тратить деньги, необходимые для создания чего-то столь мало полезного.

Храните по-другому

Помимо батарей существуют и другие механические способы хранения энергии.Один из них — перекачивать воду в возвышенные озера. Другой заключается в сжатии воздуха с избыточной энергией. Еще одним является хранение энергии в виде вращающегося с высокой скоростью диска. Но, как и батареи, ни один из этих вариантов не может накапливать энергию между сезонами.

Есть один вариант решения межсезонной проблемы — подземное хранение тепловой энергии. Он работает по простому принципу: независимо от температуры над землей, на глубине около 15 метров температура в большинстве мест на Земле примерно одинакова: 10°C (или 50°F).Почва планеты обеспечивает естественную изоляцию, и теоретически мы могли бы использовать эту изоляцию для хранения энергии.

Во всем мире были реализованы успешные пилотные проекты, показывающие, что вы можете установить солнечные батареи, которые после заполнения сети используют избыточную электроэнергию для нагрева гравия, теплоносящих химикатов или воды, хранящейся в резервуарах глубоко под землей. При достаточной изоляции тепло может храниться месяцами, пока оно не понадобится в соседних домах, и доставляться к ним по трубам и тепловым насосам.(Эта тепловая энергия также может быть преобразована для работы кондиционеров, где вместо обогрева требуется охлаждение.)

Когда дело доходит до масштабирования, есть только две проблемы: во-первых, это дорого строить. Даже если стоимость строительства и управления снизится, если города еще не запланировали строительство подземных резервуаров (а большинство из них этого не сделали), то поиск и обеспечение пространства может оказаться непомерно чрезмерным. Во-вторых, решение работает только в локальном масштабе, поскольку транспортировка тепла сопряжена с естественными потерями.Так что чем дальше вам нужно переместить его от места хранения, тем с большей потерей вам придется столкнуться.

Электрохейя предлагает еще один вариант, когда возобновляемая энергия может храниться неограниченное время и транспортироваться без потерь.

Зеленая слизь

Если вас не смущает запах, очистные сооружения очаровательны. Завод в Копенгагене собирает всю воду, стекающую из унитазов, ванных комнат и кухонных раковин, и производит воду, почти достаточную для питья — потребуется еще один шаг, сказал мне оператор завода.Но поскольку недостатка в воде в городе нет, очистные сооружения сбрасывают ее чистую, но не питьевую воду в Северное море.

Перед этим вода проходит десятки стадий, в том числе одну, когда органические вещества оседают на дно больших открытых резервуаров. Этот ил, богатый углеродосодержащими молекулами, переносится в герметичный биореактор, куда добавляются микробы, отфильтрованные из местной почвы. Если бы это делалось в открытых резервуарах, микробы медленно расщепляли бы вещество с образованием углекислого газа.Но в биореакторе при отсутствии кислорода в действие вступает другой набор микробов. Вместо этого они производят метан — основной компонент природного газа.

Установка собирает метан (и любой оставшийся шлам, который не может быть разложен), а затем сжигает его на электростанции, работающей на биомассе. «Мы производим больше энергии, чем потребляем для очистки воды, поступающей на нашу станцию», — говорит Дайнс Торнберг, менеджер компании «Биофос», частично принадлежащей государству и управляющей очистными сооружениями.

Электрохеи

Специально выведенные и культивированные археи.

Возможно, это правда. Но этот процесс по-прежнему загрязняет окружающую среду, поскольку некоторая химическая деградация происходит независимо от микробов и создает углекислый газ. Чтобы помочь Дании достичь целей Парижского соглашения, Biofos хочет сократить собственный углеродный след. Вот почему компания предоставила Electrochaea ценное пространство на своем заводе для строительства экспериментального химического завода, который выполняет работу, которую микробы Biofos не могли сделать: превращать углекислый газ, выделяемый в биореакторе, в метан.Чтобы достичь этой удивительной трансформации, электрохеям помогают микробы, называемые археями.

Археи — старейшая из трех ветвей жизни, в которую входят бактерии и эукариоты (состоящие из всех других более развитых организмов, включая человека). Их древние навыки выживания включают в себя один, который мы, люди, теперь можем использовать с пользой: способность естественным образом поглощать CO2 и превращать его в метан.

Большинство ученых считают, что жизнь на Земле зародилась в гидротермальных источниках, созданных подводными вулканами.Температура там может достигать 400 ° C (750 ° F), что намного выше, чем у кипящей воды. Но вода в жерлах не кипит, а газы, выделяемые жерлами, включая углекислый газ и водород, не взрываются благодаря огромному давлению, создаваемому многокилометровой морской водой. Некоторые археи, живущие в жерлах, научились использовать углекислый газ в качестве пищи, комбинируя углерод (C) из углекислого газа (CO2) с водородом (h3) с образованием и выделением метана (Ch5). Люди делают обратное, потребляя богатую углеродом пищу и соединяя ее с кислородом, который легко доступен на суше, чтобы производить и выделять углекислый газ.

Экспериментальная установка Electrochaea на территории Биофоса занимает площадь размером с теннисный корт. Как обычно на химическом заводе, есть путаница труб из нержавеющей стали с датчиками и регулирующими клапанами. Все трубы ведут к большому цилиндрическому биореактору высотой около 10 метров (30 футов), в котором поддерживается температура 60 ° C (140 ° F) и давление, в восемь раз превышающее атмосферное. Через маленькое стеклянное окошко на дне биореактора я вижу бурлящую смесь цвета молочного коктейля из авокадо. Это запатентованные виды архей Electrochaea, выращенные и выведенные для эффективного объединения углекислого газа и водорода для производства метана.

Electrochaea

Лабораторный биореактор Electrochaea с археями, производящими метан.

Газы, вводимые в биореактор, поступают из двух источников. Станция очистки сточных вод отправляет смесь углекислого газа и метана. Между тем, два электролизера размером с грузовой контейнер используют возобновляемую электроэнергию для расщепления воды на водород и кислород. Кислород выбрасывается в атмосферу, а водород — в биореактор Electrochaea.

Микробы настолько эффективны, что за время движения смеси газов от дна биореактора до его верха 99 из каждых 100 молекул углекислого газа и водорода превращаются в метан, воду и тепло.Тепло полезно: оно помогает поддерживать постоянную температуру внутри реактора. Между тем, поскольку археи потребляют CO2 и h3, они размножаются. Поскольку это встречающиеся в природе виды, дополнительные археи могут быть просто сброшены в канализацию, смываемые водой, которая также образуется в процессе.

Ценным продуктом реакции является метан. Фактически, материал, полученный в результате этого процесса, даже более ценен, чем обычный метан. Это «возобновляемый метан» или «биометан», потому что газ был получен из источников, не связанных с ископаемым топливом, и без какой-либо энергии на ископаемом топливе.Этот метан можно использовать для работы котлов в домах, на электростанциях и даже в автомобилях или автобусах. Это более чистое топливо, чем уголь и нефть, производящее наименьшее количество выбросов на каждую единицу высвобождаемой энергии. Метан также очень легко хранить. На самом деле по всей Европе есть большие подземные хранилища, соединенные трубами, по которым можно безопасно транспортировать газ.

Когда система работает на полную мощность, археи производят около 50 кубометров природного газа в час. На каждую единицу энергии электроэнергии, подаваемой в систему, она производит около 0.По словам Дорис Хафенбрадл, главного научного сотрудника Electrochaea, 75 единиц энергии хранится в виде метана. Это не так хорошо, как литий-ионные батареи, эффективность которых может достигать почти 100%. Но в отличие от энергии, хранящейся в батареях, после того, как метан произведен, его можно хранить бесконечно долго, потому что он не разлагается самопроизвольно на другие химические вещества. Если бы этот процесс можно было масштабировать, он мог бы решить проблему межсезонного хранения возобновляемой энергии.

Завод Electrochaea не обязательно должен располагаться рядом с солнечными фермами или ветряными турбинами, потому что избыток электроэнергии можно получать из любой точки сети.Ограничения по местонахождению связаны с доступом к CO2. Водоочистные сооружения и производители этанола (такие как пивоваренные и ликероводочные заводы) являются хорошей добычей. Можно использовать выхлопные газы электростанций, но их нужно будет очищать от выбросов серы и твердых частиц, которые могут нанести вред археям.

Решение проблем в масштабе

Завод в Копенгагене — один из трех, где компания Electrochaea успешно внедрила свою технологию. У Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии США есть одна установка в кампусе в Боулдере, штат Колорадо, а последняя является частью проекта, финансируемого Европейской комиссией, в Золотурне, Швейцария.В конечном счете, основная бизнес-модель Electrochaea заключается в лицензировании технологии. В настоящее время компания ведет переговоры с венгерской энергетической компанией, которая хочет построить электростанцию ​​в 10 раз больше, чем в Копенгагене. Это будет самый большой стартап. А автопроизводитель Audi проявил интерес к технологии Electrochaea как к способу использования биометана в своих автомобилях, работающих на природном газе.

Electrochaea — один из постоянно растущего числа игроков в отрасли «электроэнергия-газ». ITM Power and Hydrogenics, например, производят электролизеры, которые преобразуют избыточную возобновляемую энергию в пригодный для хранения водород.Но водород не так широко используется, как природный газ. Вот почему такие компании, как Electrochaea, MicrobEnergy и ETOGas, делают ставку на дополнительный шаг по превращению этого водорода в метан. MicrobEnergy, как следует из названия, использует для преобразования микробы, как и Electrochaea. ETOGas, стартап, поддерживаемый Hitachi, использует металлические катализаторы.

Такой подход также дает этим компаниям потенциальную вторую бизнес-модель: поскольку все эти процессы включают впрыск углекислого газа в систему, может оказаться, что их нанимают для простой установки своих систем преобразования энергии в газ. для сокращения выбросов CO2 на объекте, независимо от того, есть ли у него избыток возобновляемой энергии или нет.

Electrochaea еще не нашла клиента для улавливания углерода. И, безусловно, его технология заключается в улавливании и переработке углерода, а не в хранении или удалении. Образовавшийся в процессе метан в конечном итоге будет снова сожжен, что приведет к выбросу углекислого газа в атмосферу. Другими словами, он просто задерживает образование парниковых газов, а не устраняет их.

Тем не менее, есть некоторая ценность в задержке выбросов. Каждая молекула CO2, не выброшенная в атмосферу прямо сейчас, представляет собой молекулу CO2, которая не поглощает и не сохраняет солнечное тепло.По крайней мере, Electrochaea и подобные ей компании могут внести свой вклад в спасение планеты, просто помогая изменить отношение к углекислому газу, переходя от отношения к нему как к побочному продукту и рассматривая его как сырье.


Вы можете подписаться на нашу рассылку, чтобы получать больше статей о проблемах и возможностях технологий с низким уровнем выбросов. Репортаж был поддержан стипендией Центра деловой журналистики Макгроу при Высшей школе журналистики Городского университета Нью-Йорка.

Консорциум по инновациям в области аккумуляторов | » Exide Europe – Аккумуляторная батарея производство Португалия

Exide Europe – Аккумуляторные батареи, производство Португалия

Производство аккумуляторов на свинцовых батареях

Загрузить полный пример из практики

Посмотреть интерактивную карту проектов по хранению энергии CBI

Португалия

В двух современных солнечных установках Exide Group питает свои предприятия по производству и переработке аккумуляторов, используя передовые накопители энергии из свинцовых аккумуляторов.

С общей мощностью 4,5 МВт между двумя установками, расположенными в Кастанейра-ду-Рибатежу и Азамбуджа в Португалии, компания Exide сократила выбросы углерода в среднем на 20% на обоих объектах.

Exide заключила партнерское соглашение с поставщиком энергии EDP для проектирования, поставки и внедрения компонента накопления энергии для проектов.

«В ближайшие годы все больше компаний будут полагаться на автономную электроэнергию с резервным хранением, и мы рады быть в авангарде этой тенденции.Наша технология гелевых аккумуляторов Sonnenschein A600 чрезвычайно эффективна в этом приложении».

Штефан Штюбинг, генеральный директор и президент Exide Technologies
Фотогальваническая установка на заводе Exide в Кастанхейре сочетается с усовершенствованным накопителем энергии на свинцовых батареях.

Технические характеристики

Объединяя солнечные установки с усовершенствованными накопителями на свинцовых батареях, этот проект предоставляет замечательную возможность для энергоемких производственных предприятий сократить как выбросы углерода, так и затраты на энергию.

Используя собственные аккумуляторы для хранения, Exide использует солнечную энергию для обеспечения рентабельной и возобновляемой энергии путем хранения энергии, вырабатываемой в течение дня.

Эта система является одной из крупнейших в Европе установок для самостоятельного производства электроэнергии с накоплением энергии. Она включает в себя: 

  • 290 ячеек Sonnenschein A600 Gel
  • 500 кВтч накопленной энергии

Производя достаточно энергии для снабжения более 1500 домов, система демонстрирует преимущества использования передовых свинцовых батарей для крупномасштабных проектов по хранению энергии.

Гелиевые свинцовые аккумуляторы Sonnenschein A600, произведенные на европейских производственных предприятиях Exide, десятилетиями использовались для поддержки сложных крупномасштабных сетевых приложений.

290 свинцовых аккумуляторов Sonnenschein A600 Gel используются для системы накопления энергии на заводе Exide в Кастанхейре.

Благодаря проверенной надежности, не требующим обслуживания и первоклассным функциям безопасности аккумулятор обеспечивает длительный срок службы и защиту от глубокого разряда. Аккумуляторы, полностью пригодные для вторичной переработки по окончании срока службы, обеспечивают дополнительную устойчивость для приложений по хранению возобновляемой энергии.

Являясь частью «Зеленого социального здания», аккумуляторная система работает как остров для фабричных рабочих, где солнечные панели обеспечивают энергию в течение дня, а батареи — ночью.

Техническое описание: PV Park

Спецификация
Суммарная мощность 4,5 мВтп
Всего панелей, установленных 11250
Всего Инверторы 70
батарея 290 клеток Sonnenschein A600 гель
Доступные запасенная энергия 500 кВтч
Сокращение выбросов углерода Предприятие Кастанхейра: 23% Предприятие Азамбуджа: 19%

О компании

Exide Technologies со штаб-квартирой недалеко от Парижа, Франция, является ведущим поставщиком передовых решений для хранения энергии для автомобильного и промышленного рынков.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.