Мы все через это проходили. Сегодня рождественское утро. Ребёнок срывает упаковку подарка, вырывает из упаковки самую желанную игрушку года и нажимает кнопку, готовый надолго раздражать дом шумом и мигающими огнями — но ничего не происходит. Вы отмечаете выброшенную коробку и читаете мелкий шрифт: «Батарейки не включены.»
Сейчас кажется, что батарейки включены во всё — от часов и телефонов до велосипедов и машин. Вместо того чтобы красть их из пульта от телевизора или искать в пыльных кухонных ящиках, мы ищем способы поддерживать их зарядкой и использовать больше срока службы — а возможно, даже полностью изменить нашу энергетическую инфраструктуру.
Как сообщалось ранее в этом месяце в New York Times, гигантские аккумуляторы меняют способы использования электроэнергии в США, особенно в регионах, где используется больше возобновляемых источников электроэнергии, таких как солнечная и ветровая.
С 2020 года Калифорния, штат, который использует больше солнечной энергии, чем любой другой, установила в свою энергетическую сеть больше гигантских аккумуляторов, чем где-либо ещё в мире, кроме Китая. Логика проста: потому что ночью нет солнца, нет солнечной энергии. Но, храня избыточную энергию, поглощённую днём, в батареях, её можно использовать за ночь, заменяя часть спроса на ископаемое топливо.
Аналогично, в Техасе ночная ветровая энергия может храниться в часы низкого спроса и использовать на следующий день при резком росте потребления. За последние три года ёмкость аккумуляторных аккумуляторов в американской сети увеличилась в десять раз и, как ожидается, снова удвоится в этом году. Как сказала Хелен Коу, руководитель отдела анализа энергопотребления в США в BloombergNEF, «Аккумуляторы быстро переходят из этих нишевых приложений к передвижению больших объёмов возобновляемой энергии к периодам пикового спроса.»
Но одни батареи не решат нашу зависимость от ископаемого топлива. Литий-ионные аккумуляторы по-прежнему в основном производятся в Китае, что делает их доступность проблемой, а также стала угрозой возгорания. К счастью, технологии аккумуляторов продолжают развиваться, а вместе с ней — потенциал новых возможностей.
Одной из инноваций является разработка проточных аккумуляторов, которые накапливают энергию через солёную воду. Для зарядки батареи воду разделяют на кислоту и основание, которые хранятся в отдельных баках. При повторном объединении реакция высвобождает энергию. Как сообщает Имперский колледж Лондона, Цзяцзюнь Цен разработал эту идею во время учёбы там и сейчас возглавляет AquaBattery, которая недавно получила 6 миллионов евро в виде стартовых инвестиций для вывода технологии на рынок.
Накопление энергии также может быть преобразовано с помощью новых материальных структур, что позволит конденсаторам в электромобилях и других устройствах удерживать заряды гораздо дольше.
Live Science освещал недавний прорыв — случайно сделанный учёными — в области «гетероструктур» с новым свойством, которое снижает скорость рассеивания энергии через материал. Эти новые конденсаторы способны удерживать в 19 раз большую плотность энергии и могут стать основой для улучшения аккумуляторов как в потребительских устройствах, так и в масштабах электросети.
