Все мы через это проходили. Рождественское утро. Ребенок срывает подарочную упаковку, вытаскивает из нее самую желанную игрушку года и нажимает кнопку, готовый еще несколько дней раздражать домочадцев шумом и миганием огней — но ничего не происходит. Вы ставите галочку в выброшенной коробке и читаете мелким шрифтом: «Батарейки в комплект не входят».
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 газете New York Times, гигантские батареи меняют способы использования электроэнергии в США, особенно в регионах, где все больше используются возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия.
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.
Аналогичным образом в Техасе электроэнергию, вырабатываемую ветром за ночь, можно накапливать в часы низкого спроса, чтобы использовать ее на следующий день, когда потребление резко возрастет. За последние три года мощность систем хранения энергии на основе аккумуляторов в энергосистеме США увеличилась в десять раз и, как ожидается, в этом году снова удвоится. Как заявила изданию Times Хелен Коу, руководитель отдела анализа энергоресурсов в США в компании BloombergNEF: «Аккумуляторы быстро переходят из нишевых областей применения в сферу использования возобновляемой энергии в периоды 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 батарей, которые накапливают энергию с помощью соленой воды. Для зарядки батареи воду разделяют на кислоту и основание, которые хранятся в отдельных баках. При повторном соединении продуктов реакция выделяет 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.
Новые материальные структуры также могут преобразовать системы хранения энергии, позволяя конденсаторам в электромобилях и других устройствах удерживать заряд 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.
