未来のバッテリー！

誰もがバッテリーに精通しており、ほとんどの人が日常生活でバッテリーを使用しています。 それらは、時計、ラップトップ、携帯電話など、あらゆる種類の家庭用電化製品に含まれています。 ほとんどの人がバッテリーについて考えるとき、一般的な AA 化学バッテリーが頭に浮かびます。これは、懐中電灯やテレビのリモコンに入れるようなものです。 しかし、この種の技術はそれよりもはるかに普及しています。 バッテリにはさまざまな形態があり、グリッド内の電力を管理するために、発電および蓄電業界で広く使用されています。 実際、バッテリー技術は、今後数年間で再生可能エネルギー技術の開発における重要な要素になる可能性があります。

これは、再生可能エネルギーに関連する癖の結果です。必要に応じてオン/オフできる他の電源とは異なり、再生可能エネルギーの発電は天候に左右され、天候が悪いと発電しません。これは特に、日中のみ発電し、夜間には発電しない太陽光発電に当てはまります。これは、電力バランスの問題につながります。電気は昼夜を問わず使用されるため、需要を満たすためにグリッドによって生成される必要があります。

完全に再生可能なシステムは、エネルギー生成が行き来するため、この要件を満たしていません。日中発電した電力を集め、必要なときに配電する仕組みが必要です。ここでバッテリーの出番です。バッテリーの大規模なバンクは、電気を蓄え、必要なときに放出することができます。このタイプのシステムは、今日すでに使用されています。オーストラリアの送電網の一部として、余剰電力を蓄える大規模なリチウム イオン バッテリー バンクが建設されました。銀行は現在、その有効性をテストするための試用期間中です。

リチウム イオン電池は現在、業界で最も普及している形式の電池であり、携帯電話、家庭用電化製品、電気自動車で一般的に使用されている電池です。これは、これらのアプリケーションが現時点で利用可能な最良のソリューションであるためです。ただし、特に今日見ているように、大規模なグリッド電力貯蔵に適用する場合は、いくつかの欠点があります。バッテリーの製造に必要な材料は、倫理的な作業慣行が不十分なアフリカ諸国で主に採掘されているため、調達が困難であり、リチウム鉱業で大量の搾取が行われています。

https://www.energy.gov/eere/articles/how-does-lithium-ion-battery-work

これらの材料調達の問題は、リチウム イオン電池の製造コストが高くなることにもつながります。そのため、1 ポンドあたりの電力貯蔵量、つまりコスト効率が低くなります。最後に、これらのバッテリーは安定性に問題があり、バッテリーが過熱したときにオーストラリアのバッテリー試験センターで大規模な火災が発生する可能性があります。したがって、これらのバッテリーは多くの民生用電子機器には最適ですが、大規模な電力貯蔵にはあまり適していません.

では、どのような代替案が存在するのでしょうか?もちろん、伝統的な蓄電方法もあります…水です！水力発電ダムは世界中にあり、電気を蓄えたり放出したりする実証済みの方法です。発電量のピーク時には貯水池に水が汲み上げられ、電力が必要になると貯水池から水が放出され、タービンを通過して発電します。このシステムは何百年もの間、何らかの形で使用されてきたため、大量の電力を保存するための非常に信頼性の高い方法です。ただし、大きな欠点があります。つまり、このような大規模なプロジェクトを構築するために必要なスペースと投資です。この種のプロジェクトは、大きな標高と山岳景観を必要とする特定の地理にも限定されています。

バッテリー技術に必要なのはイノベーションです。幸いなことに、市場でのこのギャップを埋めようとする新しいバッテリー技術のアイデアが数多く開発されています。エジンバラを拠点とするエキサイティングな新興企業は、先ほど説明した重力式水力発電所と同様の技術を開発しており、水の代わりに重いものを持ち上げています。 Gravitricity は、Force のプリンス アルバート ドックにこの新技術のテスト ベッドを構築し、有望な結果をもたらしました。同社の最終目標は、英国の使用されなくなった炭鉱を改造して、大きなおもりを上げ下げして電力を蓄えたり放出したりするための長いシャフトとして改造することです。

https://www.energylivenews.com/2021/03/10/gravity-energy-storage-project-lifts-off-in-edinburgh/

さて、別の種類のエネルギーに… 熱！世界中の多くの機関の研究者が、熱電池の開発を調査しています。これらのバッテリーは、余剰電力があるときに材料を加熱し、同じ熱を電気エネルギーに変換して、利用可能なエネルギーが少ないときに使用します。この技術の高仕様バージョンは、蓄熱材として摂氏 1000 度以上に加熱された溶融塩を使用します。このようなシステムは、エネルギー貯蔵方法として大きな期待が寄せられていますが、溶融塩から電気を生成するために溶融塩を移動させるという問題にまだ直面しています。

このテクノロジーの下位仕様バージョンがフィンランドに導入されました。地元の村と提携したこのシステムは、再生可能エネルギー源を使用して通常の砂を摂氏 500 度まで加熱します。この蓄えられたエネルギーは、地元の家を一貫して暖房するために一年中使用できます (フィンランドの寒い冬には特に重要な要素です)。このパイロット プラントの概念実証は、非常に安価な電力貯蔵方法であり、地域コミュニティに簡単に統合できるため、特に興味深いものであり、地域のマイクログリッドを開発する機会を提供します。

https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-61996520

地球の緑の未来にとってバッテリー技術がいかに重要であるか、また、再生可能エネルギーをより効率的かつ安価にするためにさまざまな技術がどのように開発されているかを理解していただければ幸いです。