KaramelaYedi
New member
Yeşil elektrik ucuz, sürdürülebilir ve müdahaleye eğilimlidir. Yeni pillerin daha fazla bağımsızlık sağlaması gerekiyor, ancak Almanya bunun için yetersiz hazır. Bu ülkedeki araştırmacı tam olarak alışılmadık fikirler getirdi. Ve arabalarla ilgisi var.
Kasım ayının başında Almanya'da bir “karanlık aşağı” vardı. Kale ve bulut örtüsü rüzgar ve güneş enerjisinden elektrik üretimini engelledi. Sanal elektrik santrali operatörünün sayısına göre, bir sonraki Kraftwerke GmbH, Almanya'daki elektrik tüketimi 6 Kasım 2024 akşamı yaklaşık 66 gigawatt idi – yenilenebilir enerji kaynaklarından sadece 100 megawatt geldi. Bu yüzde 0,15. Sıfır -Kmeinfünk.
Enerji fiyatları derhal yükseldi. Sözde günlük başlık ödülü, bu gün megawatt saat başına 800 avroya yükseldi ve 80 Euro'nun biraz altında yaygındı. Önceki ve sonra, fiyat ipuçları megawatt saat başına 300 avro idi – hala ortalama değerlerin çok üzerinde.
Sayılar, havanın yenilenebilir enerjilerin nasıl bağımlı ve sıklıkla hesaplanamaz olduğunu göstermektedir. Her iki yönde. Çünkü elbette rüzgar türbinleri ve güneş koleksiyoncuları bazen gerekenden daha fazla enerji üretir. Bir çözüm, imtiyazsızlığı azaltmak için gerektiğinde ve performans kaybı olmadan mevcut olacak enerjinin depolanması olacaktır.
Bu nedenle, rüzgarsız ve bulutlu zamanlar için yeşil enerjiyi fazla “depolamak” için dünya çapında çeşitli yaklaşımlar üzerinde bir araştırma vardır. Örneğin hidrojen, endüstrinin açlığını emzirmeli ve gelecekte trafiği yüklemelidir. Ancak diğer uygulamalar için, çok popüler olan malların kullanılamaz olduğu ortaya çıkıyor. Hastaneler, orta ölçekli şirketler veya yerleşim alanları da yedeklemelere, hızla boşaltılabilen ve boşaltılabilen pillere bağlıdır.
Ancak beklenenden daha zor olan yolu. Araştırmacılar şu anda zaten geliştirilen prosedürlerin bir rönesansına güveniyorlar: Redoks akış pilleri ve e-Car pillerinin geri dönüşümü.
Birincisi şu anda Japon Hokkaido adasında büyük ölçekte test ediliyor. Redoks akış pilinin en önemli özelliği, iki enerji depolamadan oluşmasıdır, geleneksel pillerden farklı olarak birbirinden bağımsız olarak ölçeklendirilebilen sıvılar. Bu, depolama ve çıkışın ayrı ayrı yapılabileceği anlamına gelir. “Normal varyant” ile, lityum iyon pili, bir el feneri parlar çünkü elektronlar eksiden artı direğe vızıltı ve elektrik var-boş olana kadar.
Redoks akışı pilinde, diğer yandan, farklı tanklardan iki sıvı, sadece bir membran ile ayrılan bir redoks hücresinde birbirinden geçer. Sıvı çözünmüş bir vanadyum metali içerir. Avantajı: Farklı yük durumları alabilir, bir sıvının daha fazla elektron vardır, bu nedenle negatif yüklenir. Redoks hücresinde, her iki sıvı da yüklerini telafi etmeye çalışır.
Ancak membran sadece pozitif yüklü iyonların geçmesini sağlar. Yol elektronlar tarafından engellenir, harici bir döngü yoluyla pozitif yüklü sıvıya göç ederler – bu, geleneksel pilde olduğu gibi elektrik yaratır. Redoks akışı pili hakkında özel olan, bu döngünün de tersine çevrilebilmesidir. Örneğin, rüzgar türbinleri ve güneş sistemleri enerji sağlayabilir, böylece elektronlar geri pompalanır ve böylece pili şarj eder.
Bu cazip geliyor. Aslında, ilk prosedür 1949'da Braunschweig Teknik Üniversitesi'nde Alman kimyager Walther Kangro tarafından patentlendi. 1954'te NASA'nın 1970'lerde geliştirdiği bir pil düşündü. 1980'lerde Avustralya'da böyle bir pilin ilk ticari kullanımı sunuldu.
Avantajları tartışılmaz: Redoks akış pilleri 20 ve daha fazla yılda lityum iyon pillerden daha uzun bir ömre sahiptir. Depolama kapasitesi, diğer tanklar ve elektrotlar tarafından kolayca artırılabilir. Piller toksik malzemeler kullanmaz ve sadece geri dönüştürülebilir, yani daha çevre dostudur. Ve patlayamazlar, ateş riski yoktur.
Fikrin cazibesi var. Ancak redoks akış pillerinin iki hoş olmayan dezavantajı vardır. Bir yandan, geleneksel lityum-iyon pillerden önemli ölçüde daha az enerji hacmi saklarlar, bu nedenle rakipleriyle aynı performansı gerçekleştirmek için geniş alanlara ihtiyaç duyarlar.
Böylece, uzun ömürlü rüya, yeni pilleri elektrikli otomobiller için kullanabilmek için hızla gömüldü. Pratik bir test son belgeyi sağladı. Pfinztal'daki Fraunhofer Kimyasal Teknoloji Enstitüsü'nden Stefan Tröster göreve emanet edildi. “Çıktı: İki 70 litrelik tankla yaklaşık 25 kilometre gidiyorsunuz,” dedi Tröster sonucu ayık bir şekilde özetliyor. Ek olarak, yaklaşık 140 kilogram elektrolit ağırlığı artı tanklar ve elektrot aparatı sürüklenmeli ve araca yerleştirilmelidir. Bu “elbette hiçbir şekilde ekonomik”.
Vanadyum ithal edilmelidir
Martin Winter, Münster Üniversitesi Meet Pil Araştırma Merkezi ve Jülich Araştırma Merkezi'ndeki Helmholtz Enstitüsü'nün direktörüdür. Katı hal piller, metal hava pilleri ve ayrıca Redoks akışlı piller üzerinde araştırmalar var. Ancak kış, bu ülkedeki faydaları da kritik olarak görüyor – ancak sadece hacim yüzünden değil. Almanya'nın başka bir sorunu var: zayıf hammadde stratejisi. “Diğer ülkeler 1990'lardan beri büyük miktarlarda hammaddeler getirmiş olsa da, çok gerideyiz. Bu intikam alıyor, çünkü bu hammaddeleri pahalı satın almalıyız ve aynı zamanda Vanadyum da dahil.
Bu Çin ve Rusya'dan elde edilmelidir. Kış hesaplar: Vanadyum ile çalıştırılan redoks akış pilleri, aynı hizmetin Almanya-lityum-iyon pilleri kilowatt saat başına 60 avro için çalıştırılabilir. “Redoks akış pillerinin sadece yararlı olmadığı açıktır.”
Ancak, Pfinztal'daki Fraunhofer Enstitüsü yoldan vazgeçmek istemiyor. Kendilerini hammaddelere ve şüpheli ortaklara bağımlı hale getirmemek için, araştırmacılar vanadyuma alternatifler arıyorlar. Narin metal bağlantısını brom ile değiştirmek istiyorsunuz. Bu arada, bilim adamları lignin bağlantıları ile çalışan bir redoks akış sistemini test ediyorlar. Bunlar sebze hücrelerinde yaratılışlarına neden olan sağlam kumaşlardır. Kağıt ve kağıt hamuru fabrikalarında ahşap açıklamanın bir yan ürünü olarak, dünya çapında milyon tonluk bir ölçekte kullanılmaktadır.
Bavyera'daki Alzenau'da CMBLU enerjisi şirketi bu tür organik akış pillerinin geliştirilmesi konusunda uzmanlaşmıştır. Bu yıl otomobil üreticisi Mercedes-Benz'deki ilk “Organik Solidflow Projesi” Rastatt'taki çalışmalarda gerçekleştirilecek. Sistem on bir megawatt saat yeşil elektrik tasarrufu yapmalı ve daha sonra saatlerce geri döndürmelidir. Bu, Rastatt'ta üretilen tamamen elektrikli Mercedes model EQA'nın 150'den fazla pilin enerji miktarına karşılık gelir.
Ve otomobil pillerinin kendileri yakında nüfusun enerji arzının bir parçası olabilir. Heilbronn'da akıllı bir fikir takip edersiniz.
Otomobil üreticisi Audi ve Enerji Tedarikçisi ENBW Baden-Württemberg Breathe Secechict ARAÇLARDAN KULLANIMLARI İkinci Yaşam. Bunlar, ayrı pil hücrelerinin bulunduğu birkaç modülden oluşur. Redoks akış piline benzer şekilde, kimyasal işlemler hücreler içinde elektrik üretimini sağlar. Heilbronn'da, sökülmüş geliştirme araçlarından gelen bu yüksek voltajlı pillerden on ikisi, Heilbronn'daki prototipleri oluşturur. Performansları bir megawatts'a karşılık gelir. Bu, yaklaşık 3000 hanenin yaklaşık bir saatlik elektrik tüketimi için yeterlidir.
Operatörler “Fiş ve Oynat” yaklaşımını övüyor: Araba pilleri basit ve ucuz bir şekilde bir sisteme bağlanabilir. Sistem dört proje için bir referans görevi görür. Redoks akış pillerinin aksine, bir ticari merkezin 50 ila 100 metrekaresi yeterlidir.
Münster enerji uzmanı Martin Winter özetliyor: “İkinci hayat piller şu anda eski pillerden yapılabilecek en iyisidir.” İlke, uzun zamandır esnek bir güç depolama olarak tanınan otomotiv endüstrisinin bilgisine dayanmaktadır.
Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü ve Freiburg'daki sistem ve inovasyon araştırmaları için yapılan güncel bir çalışma, sözde çift yönlü dükkanın büyük potansiyelini göstermektedir. Elektrikli araçların ağdan elektrik emmesine ve gerekirse reçine etmesine izin verir. Güneş ve rüzgar gücü bir gün kurtarılabilir ve talep arttığı akşam kullanılabilir. Çalışmaya göre, bu teknoloji Avrupa enerji sistemindeki maliyetleri yılda 22 milyar avroya kadar azaltabilir.
Arabadan ucuz elektriği koy
Federal Ekonomi Bakanı Robert Habeck (Yeşiller) de bu sisteme dayanmaktadır. Ekim ayında otomotiv ve enerji endüstrisinin temsilcilerini teşvik etti: “Pilleriniz elektrik enerjilerini arıtmak ve böylece ek esneklik yaratmak için kullanılabilir.” Ancak durum, gelecekteki federal hükümetin elektromobilliliği teşvik etmeye devam etmesi olacaktır. Daha sonra sözde “araçtan eve” (V2H) özel haneler için ilginç olabilir.
Elektrikli otomobil, kendi eviniz için bir enerji kaynağı görevi görür ve böylece elektrik maliyetlerini azaltır. Ağ fiyatları en yüksekse, örneğin akşamları en yüksekse kullanıcılar elektrik gereksinimlerini araç pilinden karşılayabilirler. Düşük ihtiyaçlar ve gece gibi ucuz elektrik fiyatı ile araç tekrar yüklenebilir.
Bununla birlikte, redoks akış pilleri de sürdürülebilir enerji depolama hususlarının bir parçası olarak kalır. Michael Röls-Leitmann, Kuzey Ren-Westphalia'daki Yeşiller için Enerji Politikası sözcüsüdür. “Geliştirme dinamikleri teknolojinin nasıl devam edeceğine dair sorular gündeme getiriyor.”
Şu anda Almanya'da sadece oldukça küçük Redoks akışlı piller olsa da, başka yerlerdesiniz: Çin'deki dünyanın en büyük bölgesi 100 megawatt, iki ila beş megawatt daha teslim edebilir. Hokkaido'da şimdi her biri yaklaşık 38.000 litre sıvı emen ve 15 megawatt üreten 130 devasa tank içeren bir pil tesisi var. En iyi durumda, çevredeki 27.000 haneye dört saat boyunca elektrik verilebilir. Amerika Birleşik Devletleri ayrıca bir ve iki megawatt arasında performans güçlü yönleri olan üç bitkiye sahiptir.
Kasım ayının başında Almanya'da bir “karanlık aşağı” vardı. Kale ve bulut örtüsü rüzgar ve güneş enerjisinden elektrik üretimini engelledi. Sanal elektrik santrali operatörünün sayısına göre, bir sonraki Kraftwerke GmbH, Almanya'daki elektrik tüketimi 6 Kasım 2024 akşamı yaklaşık 66 gigawatt idi – yenilenebilir enerji kaynaklarından sadece 100 megawatt geldi. Bu yüzde 0,15. Sıfır -Kmeinfünk.
Enerji fiyatları derhal yükseldi. Sözde günlük başlık ödülü, bu gün megawatt saat başına 800 avroya yükseldi ve 80 Euro'nun biraz altında yaygındı. Önceki ve sonra, fiyat ipuçları megawatt saat başına 300 avro idi – hala ortalama değerlerin çok üzerinde.
Sayılar, havanın yenilenebilir enerjilerin nasıl bağımlı ve sıklıkla hesaplanamaz olduğunu göstermektedir. Her iki yönde. Çünkü elbette rüzgar türbinleri ve güneş koleksiyoncuları bazen gerekenden daha fazla enerji üretir. Bir çözüm, imtiyazsızlığı azaltmak için gerektiğinde ve performans kaybı olmadan mevcut olacak enerjinin depolanması olacaktır.
Bu nedenle, rüzgarsız ve bulutlu zamanlar için yeşil enerjiyi fazla “depolamak” için dünya çapında çeşitli yaklaşımlar üzerinde bir araştırma vardır. Örneğin hidrojen, endüstrinin açlığını emzirmeli ve gelecekte trafiği yüklemelidir. Ancak diğer uygulamalar için, çok popüler olan malların kullanılamaz olduğu ortaya çıkıyor. Hastaneler, orta ölçekli şirketler veya yerleşim alanları da yedeklemelere, hızla boşaltılabilen ve boşaltılabilen pillere bağlıdır.
Ancak beklenenden daha zor olan yolu. Araştırmacılar şu anda zaten geliştirilen prosedürlerin bir rönesansına güveniyorlar: Redoks akış pilleri ve e-Car pillerinin geri dönüşümü.
Birincisi şu anda Japon Hokkaido adasında büyük ölçekte test ediliyor. Redoks akış pilinin en önemli özelliği, iki enerji depolamadan oluşmasıdır, geleneksel pillerden farklı olarak birbirinden bağımsız olarak ölçeklendirilebilen sıvılar. Bu, depolama ve çıkışın ayrı ayrı yapılabileceği anlamına gelir. “Normal varyant” ile, lityum iyon pili, bir el feneri parlar çünkü elektronlar eksiden artı direğe vızıltı ve elektrik var-boş olana kadar.
Redoks akışı pilinde, diğer yandan, farklı tanklardan iki sıvı, sadece bir membran ile ayrılan bir redoks hücresinde birbirinden geçer. Sıvı çözünmüş bir vanadyum metali içerir. Avantajı: Farklı yük durumları alabilir, bir sıvının daha fazla elektron vardır, bu nedenle negatif yüklenir. Redoks hücresinde, her iki sıvı da yüklerini telafi etmeye çalışır.
Ancak membran sadece pozitif yüklü iyonların geçmesini sağlar. Yol elektronlar tarafından engellenir, harici bir döngü yoluyla pozitif yüklü sıvıya göç ederler – bu, geleneksel pilde olduğu gibi elektrik yaratır. Redoks akışı pili hakkında özel olan, bu döngünün de tersine çevrilebilmesidir. Örneğin, rüzgar türbinleri ve güneş sistemleri enerji sağlayabilir, böylece elektronlar geri pompalanır ve böylece pili şarj eder.
Bu cazip geliyor. Aslında, ilk prosedür 1949'da Braunschweig Teknik Üniversitesi'nde Alman kimyager Walther Kangro tarafından patentlendi. 1954'te NASA'nın 1970'lerde geliştirdiği bir pil düşündü. 1980'lerde Avustralya'da böyle bir pilin ilk ticari kullanımı sunuldu.
Avantajları tartışılmaz: Redoks akış pilleri 20 ve daha fazla yılda lityum iyon pillerden daha uzun bir ömre sahiptir. Depolama kapasitesi, diğer tanklar ve elektrotlar tarafından kolayca artırılabilir. Piller toksik malzemeler kullanmaz ve sadece geri dönüştürülebilir, yani daha çevre dostudur. Ve patlayamazlar, ateş riski yoktur.
Fikrin cazibesi var. Ancak redoks akış pillerinin iki hoş olmayan dezavantajı vardır. Bir yandan, geleneksel lityum-iyon pillerden önemli ölçüde daha az enerji hacmi saklarlar, bu nedenle rakipleriyle aynı performansı gerçekleştirmek için geniş alanlara ihtiyaç duyarlar.
Böylece, uzun ömürlü rüya, yeni pilleri elektrikli otomobiller için kullanabilmek için hızla gömüldü. Pratik bir test son belgeyi sağladı. Pfinztal'daki Fraunhofer Kimyasal Teknoloji Enstitüsü'nden Stefan Tröster göreve emanet edildi. “Çıktı: İki 70 litrelik tankla yaklaşık 25 kilometre gidiyorsunuz,” dedi Tröster sonucu ayık bir şekilde özetliyor. Ek olarak, yaklaşık 140 kilogram elektrolit ağırlığı artı tanklar ve elektrot aparatı sürüklenmeli ve araca yerleştirilmelidir. Bu “elbette hiçbir şekilde ekonomik”.
Vanadyum ithal edilmelidir
Martin Winter, Münster Üniversitesi Meet Pil Araştırma Merkezi ve Jülich Araştırma Merkezi'ndeki Helmholtz Enstitüsü'nün direktörüdür. Katı hal piller, metal hava pilleri ve ayrıca Redoks akışlı piller üzerinde araştırmalar var. Ancak kış, bu ülkedeki faydaları da kritik olarak görüyor – ancak sadece hacim yüzünden değil. Almanya'nın başka bir sorunu var: zayıf hammadde stratejisi. “Diğer ülkeler 1990'lardan beri büyük miktarlarda hammaddeler getirmiş olsa da, çok gerideyiz. Bu intikam alıyor, çünkü bu hammaddeleri pahalı satın almalıyız ve aynı zamanda Vanadyum da dahil.
Bu Çin ve Rusya'dan elde edilmelidir. Kış hesaplar: Vanadyum ile çalıştırılan redoks akış pilleri, aynı hizmetin Almanya-lityum-iyon pilleri kilowatt saat başına 60 avro için çalıştırılabilir. “Redoks akış pillerinin sadece yararlı olmadığı açıktır.”
Ancak, Pfinztal'daki Fraunhofer Enstitüsü yoldan vazgeçmek istemiyor. Kendilerini hammaddelere ve şüpheli ortaklara bağımlı hale getirmemek için, araştırmacılar vanadyuma alternatifler arıyorlar. Narin metal bağlantısını brom ile değiştirmek istiyorsunuz. Bu arada, bilim adamları lignin bağlantıları ile çalışan bir redoks akış sistemini test ediyorlar. Bunlar sebze hücrelerinde yaratılışlarına neden olan sağlam kumaşlardır. Kağıt ve kağıt hamuru fabrikalarında ahşap açıklamanın bir yan ürünü olarak, dünya çapında milyon tonluk bir ölçekte kullanılmaktadır.
Bavyera'daki Alzenau'da CMBLU enerjisi şirketi bu tür organik akış pillerinin geliştirilmesi konusunda uzmanlaşmıştır. Bu yıl otomobil üreticisi Mercedes-Benz'deki ilk “Organik Solidflow Projesi” Rastatt'taki çalışmalarda gerçekleştirilecek. Sistem on bir megawatt saat yeşil elektrik tasarrufu yapmalı ve daha sonra saatlerce geri döndürmelidir. Bu, Rastatt'ta üretilen tamamen elektrikli Mercedes model EQA'nın 150'den fazla pilin enerji miktarına karşılık gelir.
Ve otomobil pillerinin kendileri yakında nüfusun enerji arzının bir parçası olabilir. Heilbronn'da akıllı bir fikir takip edersiniz.
Otomobil üreticisi Audi ve Enerji Tedarikçisi ENBW Baden-Württemberg Breathe Secechict ARAÇLARDAN KULLANIMLARI İkinci Yaşam. Bunlar, ayrı pil hücrelerinin bulunduğu birkaç modülden oluşur. Redoks akış piline benzer şekilde, kimyasal işlemler hücreler içinde elektrik üretimini sağlar. Heilbronn'da, sökülmüş geliştirme araçlarından gelen bu yüksek voltajlı pillerden on ikisi, Heilbronn'daki prototipleri oluşturur. Performansları bir megawatts'a karşılık gelir. Bu, yaklaşık 3000 hanenin yaklaşık bir saatlik elektrik tüketimi için yeterlidir.
Operatörler “Fiş ve Oynat” yaklaşımını övüyor: Araba pilleri basit ve ucuz bir şekilde bir sisteme bağlanabilir. Sistem dört proje için bir referans görevi görür. Redoks akış pillerinin aksine, bir ticari merkezin 50 ila 100 metrekaresi yeterlidir.
Münster enerji uzmanı Martin Winter özetliyor: “İkinci hayat piller şu anda eski pillerden yapılabilecek en iyisidir.” İlke, uzun zamandır esnek bir güç depolama olarak tanınan otomotiv endüstrisinin bilgisine dayanmaktadır.
Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü ve Freiburg'daki sistem ve inovasyon araştırmaları için yapılan güncel bir çalışma, sözde çift yönlü dükkanın büyük potansiyelini göstermektedir. Elektrikli araçların ağdan elektrik emmesine ve gerekirse reçine etmesine izin verir. Güneş ve rüzgar gücü bir gün kurtarılabilir ve talep arttığı akşam kullanılabilir. Çalışmaya göre, bu teknoloji Avrupa enerji sistemindeki maliyetleri yılda 22 milyar avroya kadar azaltabilir.
Arabadan ucuz elektriği koy
Federal Ekonomi Bakanı Robert Habeck (Yeşiller) de bu sisteme dayanmaktadır. Ekim ayında otomotiv ve enerji endüstrisinin temsilcilerini teşvik etti: “Pilleriniz elektrik enerjilerini arıtmak ve böylece ek esneklik yaratmak için kullanılabilir.” Ancak durum, gelecekteki federal hükümetin elektromobilliliği teşvik etmeye devam etmesi olacaktır. Daha sonra sözde “araçtan eve” (V2H) özel haneler için ilginç olabilir.
Elektrikli otomobil, kendi eviniz için bir enerji kaynağı görevi görür ve böylece elektrik maliyetlerini azaltır. Ağ fiyatları en yüksekse, örneğin akşamları en yüksekse kullanıcılar elektrik gereksinimlerini araç pilinden karşılayabilirler. Düşük ihtiyaçlar ve gece gibi ucuz elektrik fiyatı ile araç tekrar yüklenebilir.
Bununla birlikte, redoks akış pilleri de sürdürülebilir enerji depolama hususlarının bir parçası olarak kalır. Michael Röls-Leitmann, Kuzey Ren-Westphalia'daki Yeşiller için Enerji Politikası sözcüsüdür. “Geliştirme dinamikleri teknolojinin nasıl devam edeceğine dair sorular gündeme getiriyor.”
Şu anda Almanya'da sadece oldukça küçük Redoks akışlı piller olsa da, başka yerlerdesiniz: Çin'deki dünyanın en büyük bölgesi 100 megawatt, iki ila beş megawatt daha teslim edebilir. Hokkaido'da şimdi her biri yaklaşık 38.000 litre sıvı emen ve 15 megawatt üreten 130 devasa tank içeren bir pil tesisi var. En iyi durumda, çevredeki 27.000 haneye dört saat boyunca elektrik verilebilir. Amerika Birleşik Devletleri ayrıca bir ve iki megawatt arasında performans güçlü yönleri olan üç bitkiye sahiptir.