Teslas Powerwall, Flow-Batterien: ein Leitfaden für die Energiewende-Lagerung

Von Teslas Powerwall, Flow-Batterien blicken wir auf bestehende und neue Technologie, die ein wichtiger Bestandteil der nachhaltigen Energie-Puzzle sein könnte

Batterien – das Arbeitstier-Technologie, die Leben spritzt in Gadgets, die wir nicht leben kann – nehmen eine größere Rolle, wie sie Benzintanks in Autos ersetzen und ihren Weg in die Häuser und Geschäfte finden, Strom aus Solarzellen auf dem Dach oder das Netz zu speichern.

Entwicklungen in der Batterietechnologie möglicherweise ein beliebtes Abendessen Partei Thema noch nicht, aber das könnte sich ändern. Die Enthüllung des Teslas kostengünstige home Akku-Pack, der Powerwall, zurück im Mai dazu beigetragen, dass öffentliche Bewusstsein für ein Feld, das mit Innovation boomt und Milliarden von Dollar an Investitionen.

Die US-Energie-Speichermarkt wächst besonders schnell und Batterien sind der Star-Spieler. Das Land installiert 40,7 Megawatt Energie Speicherprojekte in Wohnungen, Geschäfte und Versorgungseinrichtungen im zweiten Quartal dieses Jahres neun Mal mehr als im gleichen Quartal des Vorjahres.

Weltweit konnte der Gesamtbetrag der Energiespeicherung, Diskontierung des Elektroauto-Marktes 240 Gigawatt im Jahr 2030 laut einem Bericht von Citigroup, mit Batterien als die dominierende Technologie erreichen.

Hier ist unsere praktische Anleitung für das Verständnis der bestehenden und neuen Akku-Technologie:

1. Was sind die häufigsten Arten von Batterien?

Alkalisch, Blei-Säure und Lithium-Ionen-Batterien sind die am häufigsten verwendeten. Einweg-Batterien wie die alkalische AA oder AAA Stromversorgung Taschenlampen und Fernbedienungen. Elektroautos und Raster Energiespeicher, verwenden jedoch wie Blei-Säure und Lithium-Ionen-Akkus. Blei-Säure-Batterien sind relativ billig, aber in der Regel nur ein paar Jahre dauern und sind nicht leistungsfähig genug, um die einzige Energiequelle für ein Auto sein. Sie haben auch Giftstoffe, die nach Gebrauch besondere Behandlung erfordern.

2 der Aufstieg der Lithium-Ionen-Batterien

Auf den Markt in den 90er Jahren, Lithium-Ionen-Batterien in der Regel packen mehr Energie in einem bestimmten Volumen, länger halten und arbeiten mit einer breiteren Strecke der Temperaturen als andere Akkus.

Infolgedessen sind sie die standard-Akkus für den Betrieb von Computern, Handys und andere Unterhaltungselektronik geworden. Sie haben auch die Energiedichte und Langlebigkeit, die geeignet für Autos antreiben und Lagerung und Versand von Solarstrom.

Lithium-Ionen-Batterien sind das Rennen so weit in das Elektroauto und Raster Energiemärkte Lagerung gewinnen. Ihre Popularität in Unterhaltungselektronik wie Laptops und Handys einschalten verleiht ihnen einen natürlichen Vorsprung gegenüber neueren Arten von Batterien.

Tesla setzt Panasonic Lithium-Ionen-Batterien für seine Autos und baut einen riesigen $5bn Batteriefabrik in Nevada, um die erwartete Nachfrage nach Autos und der Raster-Energiespeicher.

"Es ist ziemlich offensichtlich, dass Lithium-Ionen-Batterien für mindestens die nächsten 5 bis 10 Jahre, die Lösung sein werden", sagt Haresh Kamath, Programm-Manager zur Speicherung von Energie an die elektrische Power Research Institute, einer gemeinnützigen Forschungsgruppe dienen der Versorgungswirtschaft. "So viele Menschen machen [sie], so gibt es gute Konkurrenz in Bezug auf die Preise. Wir wissen wie [sie], verwendet, so gibt es eine Menge von Risiken."

3. Was sind die Lithium-Ionen-Batterien Kosten?

Sie sind nicht billig. Ein Akku-Pack macht ein Auto oder Solarstrom speichern erfordert viel mehr Lithium-Ionen-Zellen als ein Laptop oder ein Handy. Diese Kosten summieren sich und erklären, warum ein Elektroauto tendenziell teurer als sein Benzin-Pendant.

Dann gibt es die zusätzlichen Kosten für entwerfen und Erstellen von Akku-Packs, als auch die Elektronik und Software Akku-Leistung überwachen und sicherstellen es funktioniert optimal.

Batterie-Preise fallen wie immer mehr Hersteller mehr Fabriken bauen um die erwartete Nachfrage im Elektroauto und Raster Energiespeichermarkt. Vor fünf Jahren würde eine Lithium-Ionen-Batterie über $1.000 pro Kilowattstunde im Großhandel Preis holen. Jetzt schwebt der Durchschnittspreis um $300-$400 pro Kilowattstunde (Blei-Säure-Batterien, die nicht so lange und nicht so viel Energie halten, in der Regel Kosten $100-$200 pro Kilowattstunde).

Tesla plant, $250 pro Kilowattstunde für die Batterien in das große System, das es entwickelt wurde für Unternehmen und Energieversorger und $500 pro Kilowattstunde für ein System, die die Elektronik und Software zur Bedienung umfasst zu berechnen. Das Unternehmen erwartet, dass der Systempreis bis $300 pro Kilowattstunde zu senken, wenn seine neue Batteriefabrik mit voller Kapazität bis zum Jahr 2020 läuft.

4. sind Lithium-Ionen-Akkus so gut wie sie bekommen?

Geforscht hat zur Verbesserung der Leistung der Lithium-Ionen-Batterien, wie Dichte, Langlebigkeit und Produktion Energiekosten. Ein Massachusetts Batterie Entwickler, 24M, behauptet, "den Lithium-Ionen-Akku neu erfinden".

Das Unternehmen ist es gelungen, push-up die Energiedichte von 15-20 % in den Zellen, die es produziert auf einer Pilotlinie Produktion, während auch schneiden Herstellungskosten nach noch-Ming Chiang, Mitbegründer und Chef-Wissenschaftler des Unternehmens und eine MIT-Professor. 24M Neugestaltung der Batterie soll 80 % der nichtenergetischen Lagerung von Material, Verringerung der Zahl der Produktionsschritte und einen strafferen Prozess erstellen zu beseitigen. Chiang plant, die Technologie in Ende 2017 auf den Markt zu bringen.

5. wo als nächstes für Batterie-Technologie?

Flow-Batterien sind ernsthafte Anwärter mit Lithium-Ionen-Batterien zu konkurrieren. Diese speichern Strom in zwei Tanks von Flüssigkeit durch eine Membran getrennt.

Je größer die Tanks in den Flow-Batterien, die mehr Energie gespeichert werden kann. Dies macht es sehr einfach, um die Energiedichte zu erhöhen, Sinn-Flow-Batterien sind attraktiv für eine große Menge an Energie über lange Dauer zu speichern. Aber es macht sie auch viel dicker als ein Lithium-Ionen-Akku.

Primus Power hat eine Flow-Batterie entwickelt, anders als bei herkömmlichen Konstruktionen. Es verwendet einen Tank anstelle von zwei für die Abhaltung der Energie, die Lagerung von Materialien. Es auch Titan statt Plastik für seine Elektroden verwendet, die hilft, um Energie-Produktion zu steigern, sagt Tom Stepien, Primus CEO. Das Unternehmen hat gerade hob $25m und gewann einen wichtigen Vertrag, seine Batterien an der größten Stromanbieter in Kasachstan, Samruk-Energie zu liefern.

Unterdessen ist Forschung im Gange, die gemeinsame Energie Speichern von Materialien für Flow-Batterien (Vanadium, Eisen, Zink und Brom) mit billiger und weniger toxische Versionen zu ersetzen.

Ein Team von Forschern der Harvard University an eine Batterie ungiftige organische Materialien arbeitet, die verspricht, sowie Vanadium durchzuführen, während die Kosten weniger, sagt Michael Aziz, ein Maschinenbau-Professor an der Harvard University und Leiter der Forschung. Die Batterie, die als umweltfreundliche und nicht korrosiv in Rechnung gestellt werden, wird auf Haushalte und Unternehmen ausgerichtet sein.