La nueva batería de zinc-aire resuelve un gran problema de almacenamiento de energía en los EE. UU.

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Estados Unidos tiene un problema de almacenamiento de energía, y es grande: ¡el almacenamiento de energía puede que ni siquiera haya existido! El Secretario del Interior, por ejemplo, duda de que exista. El secretario de energía ha criado preocupaciones existenciales similaresy el administrador de la EPA recuerda a todos que incluso si existen, las baterías cuestan dinero. Sin embargo, no se preocupe. A diferencia de los unicornios y los medbeds, el almacenamiento de energía es algo que ocupa espacio y tiempo, y las nuevas soluciones de almacenamiento de reducción de costos están comenzando a salir del laboratorio a la aplicación comercial.

El almacenamiento de energía viene para sus combustibles fósiles

Para ser justos, las baterías convencionales de iones de litio cuestan mucho dinero, especialmente como se aplican a los sistemas de almacenamiento de energía a escala de servicios públicos. Sin embargo, las centrales eléctricas convencionales de carbón, petróleo y gas natural también cuestan mucho dinero. Las consecuencias de la salud pública de la contaminación del aire emitidas por las centrales eléctricas convencionales también cuestan mucho dinero. Para el caso, el cambio climático también cuesta mucho dinero.

En la actualidad de la tecnología moderna del siglo XXI, la pregunta no es cuánto dinero cuesta una solución energética, sino cómo enfocar las políticas públicas, y los dólares de los inversores, en las tecnologías de entrega de energía que evitan externalidades dañinas y costosas. Desde esa perspectiva, los sistemas de almacenamiento de energía de batería de iones de litio (BESS) ya han resuelto su propio problema de costo. Los costos han estado en espiral constantemente hacia abajo durante años, en parte debido a la introducción de la fórmula de litio-fosfato de hierro (LFP) junto con las economías de escala a medida que la industria mundial de almacenamiento de energía se expande para satisfacer la demanda impulsada por la energía renovable.

“En los últimos 30 años, han caído los costos de la batería por un dramático 99 por ciento … Como es el caso de muchas tecnologías modulares, cuantas más baterías desplegemos, más baratos que obtienen, lo que a su vez alimenta más implementación ”, observó el año pasado la organización sin fines de lucro RMI.

“Por cada duplicación de la implementación, los costos de la batería han caído en un 19 por ciento. Se acoplan estos costos disminuyendo con ganancias de densidad del 7 por ciento por cada duplicación de despliegue y las baterías son la tecnología de energía limpia de más rápido mejora”, agregó RMI.

En un informe el verano pasado, la Agencia Internacional de Energía Renovable señaló que “el 91% de la capacidad renovable a escala de servicios públicos recién comisionados entregó energía a un costo más bajo que la nueva alternativa basada en combustibles fósiles más baratos”, lo que subraya el caso para un mayor almacenamiento de energía para respaldar el impulso de energía renovable.

Las baterías de zinc-aire vienen para sus combustibles fósiles

Con todo esto en mente, uno podría preguntarse por qué la familiar fórmula de la batería de iones de litio no es suficiente para llenar la creciente demanda de almacenamiento de energía. Esa es una buena pregunta. Si tiene alguna idea al respecto, deje caer una nota en el hilo de comentarios. Antes de hacerlo, considere que un sistema de iones de litio a escala de utilidad típico proporciona aproximadamente cuatro horas de almacenamiento de energía o menos, lo que es lo suficientemente bueno para la cuadrícula diversificada de hoy y lo suficientemente bueno como para ser útil en la red del futuro. Sin embargo, la red del futuro también necesitará una mayor duración y costos más bajos para continuar absorbiendo más energía eólica y solar junto con otras energías renovables. Eliminar materiales tóxicos, asegurar una cadena de suministro confiable y evitar el riesgo de incendio es otro objetivo de innovadores de almacenamiento de larga duración.

El año pasado, Bloomberg Nef publicó los números y descubrió que Dos sistemas de larga duraciónaire térmico y comprimido, compare favorablemente el costo con sus contrapartes de iones de litio basado en el estándar de más de 6 horas de BNEF durante larga duración (para el registro, el departamento de energía ha establecido un estándar de 10 horas durante larga duración).

Otros sistemas de larga duración también están burbujeando del laboratorio, y el zinc es un foco de atención. El zinc es un material abundante y relativamente económico con una historia de uso de 200 años en los sistemas de almacenamiento de energía. El desafío es aplicar el zinc para los sistemas escalados, recargables, de larga duración, y la tecnología de zinc-aire se ha convertido en una solución.

Baterías de zinc-aire comenzó a surgir en el CleanTechnica Hace más de 10 años, y todo ese trabajo de I + D está comenzando a dar sus frutos. As recently as 2023 the US Department of Energy issued a state-of-the-research recap of zinc energy storage technology, in which it advised that “air-based systems are complicated by the need to ‘breathe’ oxygen (air), and the oxygen reduction and oxidation reactions at the cathode require catalysts that are either prohibitively expensive (eg, Pt, Ag, Ir) or are not yet sufficiently efficient or durable (eg, Catalizadores de metales de transición) “.

Aún así, en el mismo documento, Doe señaló que “Baterías de Air Zn Ofrezca una densidad de energía potencialmente alta de hasta 440 wh/kg o 1,670 wh/L y proporcione un perfil de descarga de voltaje plano constante “.

Almacenamiento de energía de zinc-aire: siga el dinero

Aunque DOE señaló además que “pocos catalizadores son capaces de realizar reacciones de oxidación y reducción necesarias para un sistema recargable”, la agencia permitió que la investigación esté en curso. Aparentemente, los investigadores no han estado dejando que la hierba crezca bajo sus pies, con la startup de almacenamiento de energía de zinc-aire con sede en Toronto, e-Zinc, proporcionando un buen ejemplo.

E-Zinc se lanzó en 2012 con el objetivo de superar el objetivo del departamento de energía de 10 horas, para alcanzar hasta 24 horas. En el camino, adquirió una lista de accionistas de la Serie A, incluidos Toyota Ventures, Eni Next, Anzu Partners, BDC y Graphite Ventures, todos los cuales también participaron nuevamente para ayudar a suscribir una nueva ronda de la Serie A2 el año pasado. La Serie A2 fue encabezada por la firma canadiense Evok Innovations con la participación de Mitsubishi Heavy Industries, Export Development Canada y Ultratech Capital Partners, agregando otros $ 31 millones a la ronda de $ 25 millones de E-Zinc de $ 25 millones.

La tecnología suena bastante simple, aunque es el resultado de décadas de experiencia aplicadas por el difunto fundador de la compañía y conocido experto en electroquímica de zinc, el Dr. Gregory Zhang.

En la arquitectura basada en células de E-Zinc, el sistema se carga en una sección superior, donde se forman gránulos de zinc en electrodos. Los electrodos se limpian periódicamente y los gránulos caen a través de un electrolito no inflamable a base de agua a la parte inferior de la celda, dejando los electrodos libres para recolectar más gránulos. A medida que se repite el proceso de limpieza, se acumula más zinc en la parte inferior. Allí permanece hasta que se descarga la batería.

Foto (recortada): la startup de almacenamiento de energía canadiense E-Zinc ha reclutado una lista de inversores de la lista A para ayudar a llevar su batería de zinc-aire de larga duración, a base de agua, no inflamable al mercado (cortesía de E-Zinc).