Proboj gvozdene baterije mogao bi zaseniti litijumski uspeh

Rešenje može biti pri ruci, zahvaljujući inovativnoj bateriji koja je jeftinija alternativa litijum-jonskoj tehnologiji.

SB Energi Corp, američka kompanija za obnovljive izvore energije koja je ogranak japanske SoftBank Group Corp, rekordno kupuje baterije koje proizvodi ESS Inc. Kompanija iz Oregona kaže da ima novu tehnologiju koja može da skladišti obnovljivu energiju duže i koja će pomoći da se prevaziđu neki od problema sa pouzdanošću koji su izazvali nestanke struje u Kaliforniji i rekordno visoke cene energije u Evropi.

Jedinice, koje se oslanjaju na nešto što se zove "hemija protoka gvožđa", biće korišćene u solarnim projektima koji su razasuti širom SAD, omogućavajući tim elektranama da obezbeđuju struju satima nakon zalaska sunca. SB Energi će kupiti dovoljno baterija u narednih pet godina za napajanje 50.000 američkih domova za jedan dan.

"Dugotrajno skladištenje energije, poput ove baterije sa protokom gvožđa, ključno je za dodavanje više obnovljivih izvora u mrežu", rekao je Venkat Viswanathan, stručnjak za baterije i vanredni profesor mašinstva na Univerzitetu Carnegie Mellon.

ESS su 2011. osnovali Craig Evans, sada predsednik, i Julia Song, glavni tehnološki direktor. Oni su prepoznali da će litijum-jonske baterije igrati ključnu ulogu u elektrifikaciji transporta, dok je za dugotrajnije skladištenje energije na mreži potrebna druga baterija. To je zato što je cena litijum-jonskih baterija pala za 90 odsto tokom poslednje decenije, ali njihovi sastojci, koji ponekad uključuju skupe metale kao što su kobalt i nikl, ograničavaju koliko nisko cena može pasti.

Investicija u baterije od dva gigavat-časa vredi najmanje 300 miliona dolara, navodi ESS. Rich Hossfeld, izvršni direktor SB Energi, rekao je da genijalnost jedinica leži u njihovoj jednostavnosti.

"Baterija je napravljena od soli gvožđa i vode", rekao je Hossfeld. "Za razliku od litijum-jonskih baterija, baterije sa protokom gvožđa su zaista jeftine za proizvodnju."

Svaka baterija ima četiri komponente: dve elektrode između kojih se naelektrisane čestice mešaju dok se baterija puni i prazni, elektrolit koji omogućava česticama da teku glatko, i separator koji sprečava da dve elektrode stvore kratak spoj.

Protočne baterije, međutim, ne liče na baterije u telefonima ili električnim automobilima. To je zato što elektrolit treba fizički da se pomera pomoću pumpi dok se baterija puni ili prazni. To čini ove baterije velikim, te se ESS-ov glavni proizvod prodaje u transportnom kontejneru.

To što ove baterije zauzimaju više prostora, može se nadoknaditi nižim troškovima. Litijum-jonske baterije za skladištenje na mreži mogu koštati i do 350 dolara po kilovat-satu. Međutim, ESS kaže da bi njegova baterija mogla koštati 200 dolara po kVh ili manje do 2025. godine.

Ono što je najvažnije, dodavanje kapaciteta za skladištenje za pokrivanje dužih prekida u proizvodnji u solarnoj ili vetroelektrani možda neće zahtevati kupovinu potpuno nove baterije. Protočne baterije zahtevaju samo dodatni elektrolit, koji u slučaju ESS-a može koštati samo 20 dolara po kilovat-satu.

"Ovo je velika, velika stvar", rekao je Eric Toone, naučni rukovodilac u kompaniji Breakthrough Energi Ventures, koja je investirala u ESS. "Govorili smo o protočnim baterijama oduvek i sada se to zapravo dešava".

Američka nacionalna uprava za aeronautiku i svemir izgradila je protočnu bateriju još 1980. Pošto su ove baterije koristile vodu, predstavljale su mnogo sigurniju opciju za primenu u svemiru od litijum-jonskih baterija, koje su razvijene otprilike u to vreme, a koje su bile zloglasne po tome što su mogle da se zapale. Hossfeld kaže da je bio u mogućnosti da dobije dozvole za ESS baterije, čak i u Kaliforniji, sklonoj požarima, koje ne bi bile date litijum-jonskim verzijama.

Ipak, postojao je problem sa baterijama sa protokom gvožđa. Tokom punjenja, baterija može proizvesti malu količinu vodonika, što je simptom reakcija koje, ako se ne kontrolišu, skraćuju vek baterije. Glavna inovacija ESS-a, rekao je Song, bila je način zadržavanja vodonika koji se proizvodi unutar sistema i na taj način znatno produžava njegov životni vek.

"Čim zatvorite petlju sa vodonikom, odjednom pretvarate laboratorijski prototip u komercijalno održivu opciju baterije", rekao je Viswanathan. ESS-ova baterija sa protokom gvožđa može izdržati više od 20 godina svakodnevne upotrebe bez gubitka performansi, rekao je Hossfeld.

U fabrici kompanije u blizini Portlanda, žuti roboti pokrivaju plastične listove hemikalijama i lepe ih zajedno da formiraju jezgro baterija. Unutar kontejnera za transport, kace pune elektrolita ulaze u svaku elektrodu kroz pumpe - omogućavajući bateriji da obavi svoj posao apsorpcije obnovljive energije kada sija sunce i da je emituje kada padne mrak.

To je obećavajući prvi korak. ESS-ova baterija je jeftino rešenje koje trenutno može da obezbedi oko 12 sati skladištenja, ali će komunalnim preduzećima na kraju biti potrebne baterije koje mogu da traju mnogo duže kako se više obnovljivih izvora energije dodaje u mrežu. Ranije ovog meseca, na primer, nedostatak skladišta doprineo je rekordnom porastu cena električne energije širom Ujedinjenog Kraljevstva kada su brzine vetra nedeljama ostale niske. Startapovi kao što je Form Energi Inc. takođe koriste gvožđe, bogat i jeftin materijal, za pravljenje novijih oblika baterija koje bi mogle da nadmaše ESS po ceni.

Do sada je ESS komercijalno primenio osam megavat-sati baterija sa protokom gvožđa. Prošle nedelje, nakon šestomesečne procene, špansko preduzeće Enel Green Pover SpA potpisalo je jedan ugovor za ESS za izgradnju ekvivalentnog iznosa. Hossfeld iz SB Energi, koji je takođe u upravnom odboru ESS-a, rekao je da će kompanija verovatno kupiti još više kapaciteta baterije od ESS-a u narednih pet godina.

Čak i dok se narudžbine nižu, ESS se suočava sa izazovima na ovom putu. Izvođenje novih baterija na tržište je teško i sektor je prepun neuspešnih startapova.

U stvari, litijum-jonska tehnologija je u prednosti i kupci su bolje upoznati sa njenim prednostima i nedostacima. ESS će morati da dokaže da njegove baterije mogu da ispune rigorozne zahteve operatera elektrana.

Nova narudžbina bi trebalo da pomogne ESS-u, koji bi trebao da u roku od nekoliko sedmica izađe na berzu preko kompanije za akviziciju posebne namene u vrednosti od 1,07 milijardi dolara. Izlazak na berzu će kompaniji doneti 465 miliona dolara, koje planira da iskoristi za povećanje svojih operacija.