Глобальная гонка по разработке более дешевых и надежных накопителей энергии усиливается по мере того, как слабые стороны литий-ионных аккумуляторов становится все труднее игнорировать. Новое исследование суперконденсаторов на основе графена теперь указывает на возможный технологический сдвиг, который может бросить вызов давнему доминированию литий-ионных конденсаторов.
Литий-ионные аккумуляторы в настоящее время лежат в основе как индустрии электромобилей, так и быстро растущего глобального рынка хранения энергии. Однако технология сталкивается со структурными ограничениями. Большинство литий-ионных систем могут хранить энергию только около четырех часов, что создает серьезные проблемы для длительного хранения. Они также связаны с пожарными рисками, связанными с тепловым разбегом. В то же время цепочки поставок лития в значительной степени сосредоточены в Китае, что создает как геополитическую уязвимость, так и серьезные последствия для окружающей среды и общественного здравоохранения от добычи.
Эти недостатки приводят к возобновлению интереса к альтернативным технологиям хранения.
Графеновые суперконденсаторы достигают рекордной производительности
Один из самых значительных недавних прорывов принадлежит исследователям, которые разработали новый материал суперконденсатора на основе графена. Согласно опубликованным исследованиям, материал может приближаться к плотности энергии литий-ионных аккумуляторов при зарядке с значительно большей скоростью.
Прорыв основан на изогнутой и высокодоступной графеновой сетевой структуре. Эта конструкция позволила исследователям достичь рекордно высоких значений является критическим требованием для накопления энергии в масштабе сети, где необходима непрерывная работа.
До сих пор литий-ионные аккумуляторы сохраняли техническое преимущество благодаря балансу плотности энергии, срока службы и термостойкости. Новые результаты графена ставят это преимущество под растущее давление.
Проточные батареи и химические составы металлов набирают силу
Наряду с графеном продвигаются несколько альтернативных химических составов батарей. К ним относятся ванадиевые проточные батареи, а также системы на основе цинка и железа. Эти технологии особенно подходят для длительного хранения энергии, где электричество должно храниться в течение нескольких дней, недель или даже сезонов.
Такое длительное хранение становится все более необходимым в энергосистемах с большой долей производства электроэнергии в зависимости от погодных условий. Когда выход энергии ветра и солнца колеблется в течение длительных периодов времени, дисбаланс между спросом и предложением может сохраняться гораздо дольше, чем литий-ионные системы могут реально покрыть.
Экономические проблемы, однако, остаются существенными. Многие разработчики альтернативных аккумуляторов сосредоточены исключительно на хранении энергии. Напротив, литий-ионные производители также обслуживают сектор электромобилей, предоставляя им более широкие и более устойчивые потоки доходов.
Отсутствие диверсификации доходов создает значительный риск и делает эти компании более уязвимыми к изменениям рыночных настроений, сообщают Energy Storage News.
В то же время адресная рост все больше обусловлен нестабильностью сети, связанной с растущей долей ветровой и солнечной генерации, зависящей от погоды.
Несмотря на политическую турбулентность, расширение ветровой и солнечной энергетики продолжается высокими темпами во многих регионах, поддерживаемое субсидиями и приоритетным доступом к сетям. Это, в свою очередь, увеличивает зависимость от дорогостоящей емкости резервного копирования и крупномасштабных систем хранения.
Energy Storage News отмечает, что спрос на долгосрочное хранение энергии в настоящее время резко возрастает, именно там, где проточные батареи и альтернативные химические вещества предлагают свои самые сильные технические преимущества.
Однако основные препятствия остаются. Требования к капиталу являются существенными, рентабельность остается неопределенной, и многие проекты по-прежнему зависят от нормативной поддержки, а не от стабильного рыночного спроса.
Графен и другие новые технологии батарей ясно демонстрируют, что литий-ионный больше не является неоспоримым стандартом. Вопрос о том, смогут ли эти альтернативы выйти за пределы лаборатории в надежное крупномасштабное промышленное производство, остается открытым.
Источник: Oilprice.com – Хейли Заремба
Проверка фактов:Графен - углеродный материал толщиной в один атом с чрезвычайно высокой электропроводностью. Суперконденсаторы хранят энергию электростатически и могут заряжаться очень быстро, но до сих пор страдали от низкой плотности энергии по сравнению с батареями. аккумуляторы накапливают энергию в жидких электролитах и в основном используются для стационарного длительного хранения.