Sebbene siano molti i modi in cui l’attività umana ha provocato il cambiamento climatico, Le fonti globali di produzione di elettricità sono tra i principali colpevoli. Nonostante i piccoli aumenti nella fornitura di energia eolica e solare, non abbiamo ancora raggiunto un punto in cui siamo in grado di eliminare i combustibili fossili che sono radicati nel mix energetico di molti paesi.
Ma perché è ancora così?
Poiché le fonti rinnovabili forniscono una fornitura intermittente di energia, abbiamo anche bisogno di un modo per immagazzinare questa energia per soddisfare la domanda della rete quando il sole non splende o il vento non soffia. Si tratta di una sfida importante, poiché il passaggio all’energia rinnovabile richiede anche la creazione di sistemi di stoccaggio dell’energia duraturi, sicuri e convenienti. Pertanto, trovare una batteria economica, sicura e alternativa al litio è la chiave per spostare l’ago verso un settore energetico completamente rinnovabile.
Oltre le batterie agli ioni di litio
Come per i veicoli elettrici, le batterie agli ioni di litio sono diventate un’opzione popolare per la rete, poiché offrono una soluzione modulare ad alta densità di energia per lo stoccaggio dell’energia. Ma l’uso delle batterie agli ioni di litio ha portato con sé anche sfide quali l’alto costo dei materiali, il rischio di incendi ed esplosioni e la mancanza di pratiche di riciclaggio che limitano l’adozione diffusa delle batterie agli ioni di litio per la rete.
Un’opzione incredibilmente promettente per sostituire il litio per lo stoccaggio di energia su scala di rete è il batteria ricaricabile agli ioni di zinco. Emerso solo negli ultimi 10 anni, le batterie agli ioni di zinco offrono molti vantaggi rispetto al litio. Questi includono costi dei materiali più bassi, maggiore sicurezza e opzioni di riciclaggio più semplici.
Con il potenziale di stoccaggio dell’energia su scala di rete a un costo notevolmente più economico – e livelli di sicurezza più elevati – la commercializzazione diffusa delle batterie agli ioni di zinco potrebbe essere esattamente ciò che è necessario per integrare le energie rinnovabili nelle infrastrutture energetiche in Canada e in altri paesi.
Il costo di una batteria
Affinché il Canada raggiunga gli obiettivi di decarbonizzazione fissati dal governo canadese Legge sulla responsabilità delle emissioni nette zero, compresa una rete alimentata al 90% da elettricità rinnovabile, la diffusione delle batterie agli ioni di zinco sarà cruciale.
Gli studi hanno dimostrato che, affinché le energie rinnovabili diventino la fonte del 90-95% di tutta l’elettricità, il costo dello stoccaggio dell’energia deve essere inferiore a 150 dollari USA/kWh. I moderni sistemi agli ioni di litio lo sono ancora attorno ai 350 dollari USA/kWh. In parte, ciò è dovuto agli elevati costi di produzione e alla dipendenza da materie prime costose per ottenere l’elevata densità energetica necessaria moderni veicoli elettrici.
Le batterie agli ioni di zinco, d’altro canto, potrebbero risolvere i problemi di costi e abbondanza. L’utilizzo di materiali economici e abbondanti come zinco e manganese non solo li rende più economici da produrre, ma riduce anche il rischio di interruzioni della catena di approvvigionamento o di carenza di materiali che colpiscono i materiali agli ioni di litio come litio e manganese. cobalto.
I produzione annua di zinco globalmente è oltre 100 volte quella del litio. Per non parlare di questo Si prevede che la domanda di litio e cobalto supererà l’offerta entro il prossimo decennio.
Lo zinco è un'opzione più sicura
Con rigorosi standard di sicurezza essendo create per le batterie utilizzate nelle case, nelle fabbriche o all'interno della rete elettrica, la sicurezza è la chiave per convincere il pubblico ad accoglierle. In questo modo le batterie agli ioni di zinco offrono un ulteriore vantaggio.
I elettrolita a base di solventi infiammabili e tossici delle batterie agli ioni di litio viene sostituito con un'alternativa a base d'acqua, eliminando il rischio di incendio ed esplosione.
Al contrario, anche lo smaltimento sicuro delle batterie agli ioni di litio può essere un compito difficile, poiché contengono composti tossici. Il riciclaggio di queste batterie è attualmente economicamente irrealizzabile a causa dei costi elevati portando a un gran numero di cellule esaurite che finiscono nelle discariche.
Fortunatamente, le batterie agli ioni di zinco semplificano il trattamento di fine vita. L'elettrolita acquoso e non tossico utilizzato nelle batterie agli ioni di zinco significa proprio questo metodi consolidati come quelli per lo smaltimento delle batterie al piombo può essere utilizzata. Inoltre, l'anodo metallico di zinco potrebbe essere facilmente riutilizzato in nuove batterie.
Il futuro dell'accumulo di energia
Per raggiungere l’obiettivo del 90% di energia rinnovabile entro il 2030, il Canada deve cercare alternative alle batterie agli ioni di litio per consentire la decarbonizzazione del suo settore energetico. Sfruttando i vantaggi in termini di costi, abbondanza e sicurezza delle batterie agli ioni di zinco, il Canada può accelerare l’integrazione dell’energia eolica e solare in tutta la nazione.
Le batterie agli ioni di zinco supportano gli obiettivi di decarbonizzazione del Canada e si rivelano un’opportunità per trarre vantaggio da un mercato delle batterie in rapida espansione. Sebbene le batterie agli ioni di zinco siano una tecnologia relativamente nuova, il loro potenziale per supportare lo stoccaggio di energia su scala di rete in Canada e nel mondo non può essere sottovalutato.
Con l'aiuto della ricerca e della produzione canadese, compresi gli sforzi di McMaster University e Dartmouth, con sede nel NS Salient Energy Inc., l’integrazione delle batterie agli ioni di zinco potrebbe diventare una realtà entro i prossimi anni, affermando il Canada come leader del settore.
Circa l'autore
Tempesta William D Gourley, Dottorando, Ingegneria Chimica, McMaster University ed Ha disegnato Higgins, Ricercatore, Dipartimento di Ingegneria Chimica, McMaster University
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
