Δεν θέλετε μπαταρίες από πέτρες; Βρισκόμαστε μπροστά σε μια νέα επανάσταση στον τομέα των επαναφορτιζόμενων μπαταριών; Σχετικά με όλα αυτά σήμερα.
Σε όλο τον κόσμο, υπάρχει εδώ και καιρό ένας αγώνας για την επίτευξη της μέγιστης δυνατής απόδοσης της λεγόμενης πράσινης ενέργειας. Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας που δεν εκπέμπουν αέρια θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα είναι το μέλλον του πολιτισμού μας, για το οποίο κανείς δεν αμφιβάλλει. Αυτό δεν είναι πλέον απλώς ένα όνειρο, αλλά η ανάγκη της ημέρας. Οι επιστήμονες κρούουν τον κώδωνα του κινδύνου όλο και περισσότερο, προτρέποντάς μας να εξοικονομήσουμε ηλεκτρική ενέργεια και να προσπαθήσουμε να χρησιμοποιήσουμε τις ηλεκτρικές συσκευές όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά.
Επίσης ενδιαφέρον: Ανασκόπηση Motorola Edge 40: το ίδιο "top for the money"
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν είναι πλέον τόσο αποδοτικές
Οι περισσότερες συσκευές λειτουργούν με μπαταρίες ή μπαταρίες, από παλιές συσκευές αναπαραγωγής Walkman μέχρι τα πιο πρόσφατα smartphone ή ηλεκτρικά αυτοκίνητα, που βασίζονται σε τεχνολογίες ιόντων λιθίου (Li-ion). Χρησιμοποιούνται εδώ και πολλά χρόνια στις περισσότερες ηλεκτρικές συσκευές και τεχνολογικές συσκευές, αν και δεν είναι πολύ ενεργειακά αποδοτικά και ανθεκτικά. Επιπλέον, η διάθεσή τους με την πάροδο του χρόνου γίνεται πραγματικό πρόβλημα για την οικολογική κατάσταση του περιβάλλοντος μας.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου τοποθετούνται σχεδόν παντού, επειδή είναι φθηνές και έχουν υψηλή απόδοση. Καθώς το κόστος αυτών των μπαταριών έχει μειωθεί σημαντικά την τελευταία δεκαετία, γίνονται η πιο βιώσιμη εναλλακτική λύση για μακροχρόνια χρήση, απλώς και μόνο λόγω της τεράστιας αφθονίας τους. Σήμερα, αυτές οι μπαταρίες έχουν επιτύχει χαμηλό κόστος και αυξημένη ενεργειακή πυκνότητα όχι μέσω τεχνολογικών ανακαλύψεων, αλλά μέσω απλής και επίμονης μηχανικής βελτιστοποίησης των μεθόδων κατασκευής, των εργαλείων και της απόδοσης.
Ωστόσο, με την ανάπτυξη νέων μεθόδων και τεχνολογιών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, η ζήτηση για αποτελεσματικές μεθόδους αποθήκευσης της ηλεκτρικής ενέργειας αυξάνεται. Σε μικρή κλίμακα, δεν υπάρχουν προβλήματα με αυτό - η λύση είναι διάφοροι τύποι μπαταριών και συσσωρευτών, οι οποίοι είναι τόσο προφανές στοιχείο της πραγματικότητας όσο και η ίδια η ηλεκτρική ενέργεια.
Χρησιμοποιούνται για να τροφοδοτούν τηλέφωνα, διάφορους τύπους φωτισμού, κάποτε χρειάζονταν για τη χρήση φακών ή συσκευών αναπαραγωγής μουσικής, αν και όλα αυτά βρίσκονται τώρα στα smartphone μας. Πώς όμως αποθηκεύετε την ενέργεια που απαιτείται για την τροφοδοσία ενός ολόκληρου νοικοκυριού; Αποδεικνύεται ότι οι μπαταρίες μπορούν να φανούν χρήσιμες και σε αυτή την περίπτωση. Φυσικά, δεν μιλάμε για μπαταρίες του τύπου των δημοφιλών «δακτύλων» που διατίθενται στα καταστήματα, αλλά για εντελώς νέες συσκευές, που αποτελούν από μόνες τους συναρπαστικά επιτεύγματα μηχανικής.
Η έρευνα συνεχίζεται εδώ και αρκετό καιρό για την ανάπτυξη νέων μπαταριών που μπορούν να ανταγωνιστούν τις μπαταρίες ιόντων λιθίου όσον αφορά την απόδοση, το κόστος και την αντοχή.
Πολλές από αυτές τις νέες τεχνολογίες δεν είναι εντελώς νέες. Στην ουσία, λειτουργούν παρόμοια με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, αλλά χρησιμοποιώντας διαφορετικά υλικά. Εδώ είναι μερικά από τα πιο ενδιαφέροντα παραδείγματα τεχνολογιών που θα μπορούσαν σύντομα να φέρουν επανάσταση στον τομέα της αποθήκευσης ενέργειας.
Διαβάστε επίσης: 7 πιο εντυπωσιακές χρήσεις του ChatGPT
Μπαταρίες στερεάς κατάστασης
Αυτός ο τύπος μπαταρίας, σε αντίθεση με άλλους, δεν χρησιμοποιεί υγρούς ή ηλεκτρολύτες γέλης, αλλά στερεές μορφές. Τέτοιοι ηλεκτρολύτες έχουν συνήθως τη μορφή κεραμικών, γυαλιού, πολυμερών ή θειωδών. Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι πιο αποδοτικές επειδή παρέχουν περισσότερη ενέργεια για τις ίδιες διαστάσεις με τις αντίστοιχες μπαταρίες ιόντων λιθίου. Έχουν μεγάλες δυνατότητες, ειδικά στον τομέα της τροφοδοσίας ηλεκτρικών οχημάτων.
Μια μπαταρία στερεάς κατάστασης έχει τη δυνατότητα να λύσει τα περισσότερα από τα προβλήματα που αναφέρονται παραπάνω με τις σημερινές μπαταρίες ιόντων λιθίου. Μια γυάλινη μπαταρία στερεάς κατάστασης μπορεί να έχει τριπλάσια ενεργειακή πυκνότητα χρησιμοποιώντας μια άνοδο αλκαλιμετάλλου (λίθιο, νάτριο ή κάλιο), η οποία αυξάνει την ενεργειακή πυκνότητα της καθόδου και παρέχει μεγάλη διάρκεια ζωής. Ένας στερεός ηλεκτρολύτης θεωρείται μη εύφλεκτος ή τουλάχιστον ανθεκτικός στην αυτανάφλεξη. Η μη εύφλεκτη φύση των μπαταριών στερεάς κατάστασης μειώνει επίσης τον κίνδυνο υπερθέρμανσης, επιτρέποντας στις κυψέλες να συσκευάζονται πιο σφιχτά, αυξάνοντας έτσι την ευελιξία σχεδιασμού και την πυκνότητα όγκου.
Οι μεγάλες ελπίδες για αυτές τις μπαταρίες σχετίζονται με το γεγονός ότι μπορούν να διαρκέσουν πολύ περισσότερο. Και αυτό είναι ένα μεγάλο πλεονέκτημα στον σημερινό κόσμο.
Ωστόσο, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης βρίσκονται επί του παρόντος σε χαμηλό επίπεδο τεχνολογικής ετοιμότητας και η βασική έρευνα είναι ακόμη σε εξέλιξη, προκαλώντας αβεβαιότητα και ανησυχίες σχετικά με το υψηλό κόστος παραγωγής και την επεκτασιμότητα. Η πρόκληση είναι επίσης να εισαχθούν στερεοί ηλεκτρολύτες σε μια διαδικασία που να είναι συμβατή με τις σύγχρονες πρακτικές παραγωγής, που δεν θα πρέπει να επηρεάζει την ανθεκτικότητα ή το κόστος του τελικού προϊόντος και, επιπλέον, να προσθέτει πλεονεκτήματα όπως καλύτερη πυκνότητα ενέργειας και ισχύος, αυξημένη ασφάλεια, και υψηλότερη απόδοση..
Διαβάστε επίσης: Δοκίμασα και πήρα συνέντευξη από το chatbot του Bing
Μπαταρίες λιθίου-θείου
Οι μπαταρίες λιθίου-θείου (Li-S) (δεν πρέπει να συγχέονται με το "θείο λιθίου" - αυτές οι αιώνιες μπαταρίες τροφοδοτούνται από τις διαμάχες των Ουκρανών) άρχισαν να αναπτύσσονται και να ερευνώνται από τη δεκαετία του '60 του περασμένου αιώνα ως αποτελεσματική συσκευή για αποθήκευση ενέργειας χρησιμοποιώντας αναστρέψιμες ηλεκτροχημικές αντιδράσεις. Παρά την ταχεία ανάπτυξη και εμπορευματοποίηση της τεχνολογίας μπαταριών ιόντων λιθίου (LIB), καμία σημαντική ανακάλυψη δεν έχει επιτευχθεί για την επίλυση των κρίσιμων τεχνικών προκλήσεων που αντιμετωπίζουν οι μπαταρίες ιόντων λιθίου τις επόμενες δεκαετίες. Ως εκ τούτου, στη δεκαετία του 2000, οι μπαταρίες Li-S κέρδισαν ξανά σημαντικό ενδιαφέρον από τους προγραμματιστές λόγω των πλεονεκτημάτων τους - χαμηλό κόστος και υψηλή θεωρητική ειδική ενέργεια. Αυτοί οι δείκτες είναι σχεδόν 3 φορές υψηλότεροι από τα χαρακτηριστικά των σημερινών μπαταριών ιόντων λιθίου. Το χαμηλό κόστος και η υψηλή περιεκτικότητα σε θείο (δηλαδή ενεργό υλικό καθόδου) καθιστά τις μπαταρίες λιθίου-θείου πιο ελκυστικές από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, δεδομένου του γεγονότος ότι οι τελευταίες χρησιμοποιούν κρίσιμα υλικά όπως το κοβάλτιο και το νικέλιο στην παραγωγή καθόδου.
Και στις μπαταρίες λιθίου-θείου, η κάθοδος, που είναι ένα από τα δύο ηλεκτρόδια της μπαταρίας, θα είναι από θείο. Αυτό το στοιχείο είναι πιο ισορροπημένο από το παραδοσιακό νικέλιο και το κοβάλτιο. Τέτοιες μπαταρίες είναι πιο αποδοτικές από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Αυτό μπορεί προφανώς να οδηγήσει σε μεγαλύτερη εμβέλεια των αυτοκινήτων στα οποία θα χρησιμοποιηθούν. Μπορούμε να πούμε ότι το μεγάλο πλεονέκτημα αυτών των μπαταριών είναι ότι το θείο είναι μια φθηνή και ευρέως διαδεδομένη πρώτη ύλη. Ταυτόχρονα, η διαδικασία παραγωγής τέτοιων μπαταριών είναι πολύ παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται για την παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου, πράγμα που σημαίνει ότι οι ίδιες συσκευές και οι ίδιες δυνατότητες παραγωγής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή τους.
Ένα άλλο πλεονέκτημα αυτών των τύπων μπαταριών είναι η μικρότερη ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την κατασκευή τους, σχεδόν κατά 25%. Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά μπορούν να κάνουν την παραγωγή μπαταριών λιθίου-θείου πολύ κερδοφόρα.
Ήδη οι εξελίξεις βρίσκονται σε πλήρη εξέλιξη. Η εταιρεία Lyten έχει σημειώσει ιδιαίτερα σημαντική επιτυχία στον τομέα αυτό. Έχει ήδη μια ολόκληρη πλατφόρμα μπαταριών LytCell EV. Η εταιρεία λέει ότι η μπαταρία της είναι φθηνότερη και ασφαλέστερη από τις σημερινές μπαταρίες ιόντων λιθίου και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε ηλεκτρικά οχήματα μαζικής παραγωγής που κατασκευάζονται στις ΗΠΑ μέχρι τα μέσα αυτής της δεκαετίας.
Επίσης ενδιαφέρον: Google Bard AI: Όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε
Μπαταρίες σιδήρου-αέρα
Αυτός ο τύπος μπαταρίας λειτουργεί με βάση τη διαδικασία οξείδωσης του σιδήρου με χρήση αέρα. Στη διαδικασία επαναφόρτισης, οι οξειδωμένες ουσίες μετατρέπονται ξανά σε σίδηρο σε μια διαδικασία γνωστή ως αντίστροφη οξείδωση. Οι μπαταρίες σιδήρου-αέρα αναμένεται να γίνουν ευρέως διαδεδομένες στο εγγύς μέλλον, κυρίως επειδή επιτρέπουν την αποθήκευση ενέργειας σχεδόν 25 φορές περισσότερο από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.
Λόγω των πολύ μεγάλων αποθεμάτων σιδήρου και αέρα, τέτοιες μπαταρίες σίγουρα θα κοστίζουν πολύ λιγότερο. Σύμφωνα με εκτιμήσεις, η τιμή τους μπορεί να είναι χαμηλότερη από τις υπάρχουσες μπαταρίες κατά περίπου 10 φορές! Δυστυχώς, τέτοιες μπαταρίες έχουν ένα σημαντικό μειονέκτημα - λόγω του αργού ρυθμού οξείδωσης του σιδήρου, η φόρτισή τους μπορεί να διαρκέσει πολύ.
Η start-up Form Energy, η οποία προέκυψε με βάση το διάσημο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT), αναπτύσσει με επιτυχία μπαταρίες σιδήρου-αέρα. Οι μπαταρίες Form Energy, σύμφωνα με τους προγραμματιστές, είναι δέκα φορές φθηνότερες από το λίθιο και χρησιμοποιούν σίδηρο, που υπάρχει σε αφθονία στον κόσμο. Ταυτόχρονα, οι μπαταρίες σιδήρου-αέρα μπορούν να διαρκέσουν περισσότερο από τις μπαταρίες λιθίου και είναι επίσης πιο ασφαλείς επειδή δεν είναι εύφλεκτες.
Το μόνο μειονέκτημα που παρατηρείται αυτή τη στιγμή είναι ότι αυτές οι μπαταρίες είναι αργές στη φόρτιση, γεγονός που τις καθιστά λιγότερο βιώσιμη επιλογή από τις μπαταρίες λιθίου, για παράδειγμα στην περίπτωση φορητών υπολογιστών ή smartphone. Από την άλλη, αποτελούν εξαιρετική λύση για αποθήκευση ενέργειας σε επίπεδο εθνικού δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς μπορούν να παρέχουν 100 ώρες αποθήκευσης ενέργειας, πολύ περισσότερο από τις μπαταρίες λιθίου, που μπορούν να διαρκέσουν έως και έξι ώρες. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να διευκολύνουν την ενοποίηση μεγάλης κλίμακας ηλιακών πάρκων και αιολικών πάρκων.
Επίσης ενδιαφέρον: Το φαινόμενο Bluesky: τι είδους υπηρεσία και είναι για μεγάλο χρονικό διάστημα;
Μπαταρίες με θρυμματισμένη πέτρα
Ένα άλλο ενδιαφέρον παράδειγμα ενός νέου τύπου μπαταρίας είναι αυτές που αποθηκεύουν θερμότητα αντί για ηλεκτρική ενέργεια. Για παράδειγμα, η ισραηλινή εταιρεία Brenmiller Energy εργάζεται για τη χρήση εναλλακτικών υλικών, όπως πετρώματα, για την αποθήκευση θερμικής ενέργειας. Από το 2012, η Brenmiller Energy χρησιμοποιεί θρυμματισμένη πέτρα πρώτα για παραγωγή και στη συνέχεια για αποθήκευση θερμικής ενέργειας. Τέτοιες τεχνολογίες, με τη σειρά τους, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διάφορους σκοπούς, για παράδειγμα, στη βιομηχανία.
Είναι ενδιαφέρον ότι η ιδέα της χρήσης θρυμματισμένης πέτρας για αποθήκευση ενέργειας δεν είναι εντελώς νέα. Η NASA, η οποία έχει πολλές νέες τεχνολογίες στο ενεργητικό της, δοκιμάζει τεχνολογίες αποθήκευσης θερμικής ενέργειας από τη δεκαετία του εβδομήντα του περασμένου αιώνα. Σε αντίθεση με τις συμβατικές, οι μπαταρίες που παράγει η ισραηλινή εταιρεία χρησιμοποιούν ενέργεια για την παραγωγή ατμού, ζεστού νερού ή ζεστού αέρα. Η Brenmiller Energy λέει ότι το εργοστάσιό της, που ονομάζεται Tempo, θα μπορεί να αποθηκεύει έως και 35 MWh ενέργειας, παράγοντας έως και 14 τόνους ατμού την ώρα.
Αυτό είναι πολύ σημαντικό για την οικονομία του Ισραήλ, όπου έως και το 45 τοις εκατό όλων των εκπομπών που σχετίζονται με την ενέργεια προέρχονται από τον τομέα της βιομηχανικής θέρμανσης. Αυτό το έργο πρόκειται να αντικαταστήσει τους λέβητες ατμού που λειτουργούν με παραδοσιακά ορυκτά καύσιμα.
Οι νέες πραγματικότητες απαιτούν νέες λύσεις. Η εμφάνιση νέων τύπων μπαταριών θα συμβάλει στην ανάπτυξη τεχνολογιών στον τομέα της εξοικονόμησης ενέργειας. Ίσως σε λίγα χρόνια, ο φορητός υπολογιστής ή το smartphone σας να μην χρειάζεται πλέον να φορτίζεται καθημερινά, γιατί θα λειτουργήσει για ένα μήνα, ή ίσως και ένα χρόνο, με μία φόρτιση. Και ταυτόχρονα, ο νέος τύπος μπαταρίας όχι μόνο θα εξοικονομήσει ενέργεια, αλλά θα συμβάλει και στη διατήρηση του περιβάλλοντος.
Επίσης ενδιαφέρον: