Кажется странным, что сегодня мы продолжаем добывать нефть и сжигать ее для производства электроэнергии. Примитивное наследие, которое не только загрязняет окружающую среду, но и является дорогостоящим и разжигает войны. Существует инновация, которая может сделать как нынешнее ископаемое топливо, так и некоторые будущие источники энергии полностью устаревшими, сделав солнечную и ветровую энергию гораздо более доступными и экологически чистыми. Дамы и господа: батареи CO2.
Во-первых, что такое батареи CO2?
CO2-батарея — это технология, которая преобразует энергию из углекислого газа, перемещая ее по замкнутому контуру. Когда батарея разряжается, остается только огромный купол, наполненный углекислым газом при атмосферном давлении. Для его зарядки CO2 сначала выкачивается из купола и сжимается (что его нагревает). Тепло отводится и сохраняется в устройстве, известном как ТЭС (аккумулирование тепловой энергии), который превращает CO2 в холодную густую жидкость, которая затем хранится в резервуарах. Энергия теперь сохраняется в виде тепла в ТЭС и давления в резервуарах с жидким углекислым газом.
Разрядка батареи CO2 — это двухэтапный процесс.
Первый: открываются резервуары, которые выпускают жидкий CO2 под высоким давлением. Когда он выходит, давление снижается, и CO2 возвращается в газообразное состояние (это заставляет его расширяться). Затем газ проходит через ТЭС, где нагревается и расширяется. Это двойное расширение создает колоссальное давление, которое направляется через турбину, которая вращает генератор и производит электричество. Затем CO2, находящийся при атмосферном давлении, закачивается обратно в купол, готовый к зарядке батареи.
Мне это кажется сложным, и учитывая требуемые габариты у меня есть мысль, что мы вряд ли увидим батареи СО2, которые питают электромобили-
Так что же делает эти батареи CO2 уникальными?
Ветер и солнечная энергия превосходны, создавая массу энергии с гораздо меньшими выбросами, чем другие технологии. Однако не всегда дует ветер и не всегда светит солнце. Никогда не устану повторять: батарейки понадобятся, чтобы накапливать энергию, когда она превышается, и разряжать ее, когда это необходимо. В настоящее время для этого процесса выбирают литий-ионную батарею — ту же технологию, которая используется в электромобилях, ноутбуках и телефонах.
Аккумуляторы CO2 просто лучше, чем литиевые, для использования в качестве систем хранения. По четырем причинам: стоимость, воздействие на окружающую среду, масштабируемость и жизненный цикл.
стоимость
Литиевые батареи дороги, и большинство владельцев электромобилей скажут вам это. Батареи для хранения солнечной и ветровой энергии стоят еще дороже, поскольку они больше по размеру. С другой стороны, батареи CO2 могут быть созданы из легкодоступных материалов за небольшую часть стоимости, что делает ветровые и солнечные электростанции намного дешевле.
Воздействие на окружающую среду
Литий-ионные аккумуляторы не являются «ангелами окружающей среды», как кажутся. Их строительство требует много энергии и логистики, поэтому они также имеют определенный углеродный след (проверьте это). к этому исследованию, опубликованному в Nature). Не говоря уже о горнодобывающей деятельности, необходимой для доступа к этому сырью, и геополитических проблемах. что это вызовет в ближайшие несколько лет. С другой стороны, батареи CO2 могут быть изготовлены из легкодоступных переработанных материалов. Это значительно облегчает их воздействие на нашу планету.
Масштабируемость
Как вы знаете, мы погружаемся с головой в кризис батареи. Цепочки поставок материалов (и ситуация в мире) не в состоянии справиться с ростом спроса на батареи, поэтому цены на такие материалы, как литий, никель и марганец, резко выросли.
Аккумуляторы CO2 не имеют таких проблем. Тысячи и тысячи таких батарей могут быть построены быстро и легко — теоретически мир может очень быстро освоить эту технологию.
Жизненный цикл
Литий-ионные аккумуляторы не вечны, это знает каждый владелец iPhone. Внутренняя структура элемента ухудшается с каждым зарядом, и емкость аккумулятора со временем снижается. Современные литий-ионные элементы высокого класса могут выдерживать до 2.000 зарядок, но менее дорогие версии могут выдержать несколько сотен зарядов. В итоге? Литий-ионные аккумуляторы необходимо заменять примерно каждые 10 лет.
Опять же, батареи CO2 были бы намного лучше, поскольку они не разлагаются. Теоретически эти батареи могут прослужить сотни лет при регулярном обслуживании.
Так почему бы нам сразу не использовать батареи CO2?
Никто не идеален, а значит, даже CO2-батареи. По эффективности, например, они ниже литий-ионных. Последние имеют КПД 99%: если вы зарядите его мощностью 1 кВтч, вы получите 0,99 кВтч. CO2-аккумуляторы имеют максимальную эффективность «всего» 80%. Таким образом, на данный момент, чтобы получить ту же энергию, нам пришлось бы построить больше заводов, и спокойной ночи с некоторыми из преимуществ, которые я перечислил до сих пор.
Однако некоторые не значит все. Экономия все равно будет. С помощью солнечных парков нового поколения (и более крупных) они по-прежнему могут улучшить ветровую и солнечную энергию, смягчая воздействие на окружающую среду. Действительно, это стало бы началом эффекта домино.
Возобновляемая революция
Переход на сеть батарей CO2 может дать толчок революции возобновляемых источников энергии. Зачем беспокоиться об увеличении (или повторном внедрении) ядерной энергии или о сохранении работы газовых электростанций, если мы могли бы получить гораздо больше энергии (и гораздо меньше воздействия на окружающую среду) от солнечной или ветряной электростанции, работающей на CO2-батареях?
Дадим время времени: технология батарей CO2 была задумана только в феврале 2020, и с тех пор уже стали доступны первые функционирующие системы. Такая скорость развития оправдывает некоторую уверенность.
Может быть, нам не нужен термоядерный реактор или научно-фантастические технологии, чтобы спасти планету. Возможно, уже доступная технология может удивительно быстро давать невероятные результаты, если ее правильно поддерживать.
Как насчет?
