Baterie żelazowo-powietrzne podbijają USA! Czy zastąpią tradycyjne magazyny energii?

• Ogniwa żelazowo-powietrzne to jedna z alternatyw dla tradycyjnych baterii litowo-jonowych, która jest w stanie magazynować energię przez 100 godzin!
• Jak dotąd przeszkodą w rozwoju tej technologii były duże rozmiary, jednak obecnie moduły żelazowo-powietrzne są nie większe niż pralkosuszarki
• Firma Form Energy postanowiła sprawdzić działanie tej technologii na terenie Stanów Zjednoczonych - zapowiedziano budowę magazynów w sześciu amerykańskich stanach.

Firma Form Energy niedawno otrzymała od Kalifornijskiej Komisji ds. Energii dotację w wysokości 30 mln dolarów na zbudowanie w pierwszego, żelazowo-powietrznego magazynu energii w stanie. Instalacja powstanie w hrabstwie Mendocino i będzie się charakteryzowała pojemnością 500 MWh. Planowo projekt ma zostać oddany do użytku do 2025 roku. Jak na razie będzie to instalacja demonstracyjna, której celem jest zbadanie możliwości wielodniowego magazynowania energii za pomocą baterii żelazowo-powietrznych. Kalifornia dąży w ten sposób do osiągnięcia swoich celów w zakresie energii odnawialnej i odejścia od węgla. 

Długotrwałe i wielodniowe magazynowanie energii ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia celów Kalifornii w zakresie czystej energii

mówi David Hochschild, przewodniczący Kalifornijskiej Komisji ds. Energii.

Komisja wspiera projekt za pośrednictwem programu długotrwałego magazynowania energii (LDES), którego celem jest przyspieszenie wdrażania technologii opartych na bateriach innych niż litowe. Magazyn żelazowo-powietrzny, który ma powstać w Kalifornii może być rozładowywany nawet przez 100 godzin!

Jak działa magazyn żelazowo-powietrzny?

Tak długi cykl pracy jest możliwy do osiągnięcia dzięki stosunkowo prostych reakcjach chemicznych. Zasada działania tego typu magazynu opiera się bowiem na reakcji redox, w której dochodzi zarówno do redukcji, jak i utleniania. W trakcie rozładowywania bateria pobiera tlen z powietrza, co rozpoczyna proces utleniania żelaza, w wyniku którego dochodzi do powstania rdzy. W przypadku ładowania zachodzi reakcja odwrotna - żelazo ulega redukcji, co prowadzi do oddania tlenu z powrotem do atmosfery i zanikaniem rdzy. Każdy pojedynczy moduł akumulatorowy zawiera ok. 50 ogniw o wysokości 1 metra. Tak więc sam moduł ma wymiar przeciętnej pralkosuszarki.  Każde z ogniw jest wypełnione wodnym, niepalnym elektrolitem. Jednostki mogą być ze sobą łączone w celu uzyskania określonej mocy systemu. 

Jak podaje Form Energy, magazyn o mocy jednego megawata zajmuje powierzchnię ok. 2 tys. m² , czyli nieco mniej niż ⅓ boiska do piłki nożnej. Dlatego też firma twierdzi, że magazyny żelazowo-powietrzne świetnie sprawdzą się na obszarach miejskich. 

• Zobacz też: Padł rekord zapotrzebowania na moc w Polsce!

Alternatywa dla baterii litowo-jonowych?

Jak zapewnia Form Energy, koszty systemowe takiego rozwiązania są konkurencyjne względem tradycyjnych technologii. Jak możemy przeczytać na stronie firmy, magazyny żelazowo-powietrzne przechowują energię za mniej niż 1/10 kosztów technologii akumulatorów litowo-jonowych. Dodatkowo firma podkreśla, że jej urządzenia składają się z najbezpieczniejszych, najtańszych i najpowszechniejszych materiałów na świecie - żelaza, wody i powietrza. Zwłaszcza dwa ostatnie elementy można uznać za rzeczywiście powszechnie dostępne. Łatwy dostęp do materiałów, a także wydłużony cykl pracy magazynów żelazowo-powietrznych to dwa największe atuty tej technologii. Jest to alternatywa dla najpopularniejszych jak dotąd baterii litowo-jonowych, które wykorzystują lit, jeden z materiałów krytycznych dla światowego przemysłu. Form Energy podkreśla również, że magazyny żelazowo-powietrzne są dużo bezpieczniejsze, ponieważ nie może w nich dojść do tzw. ucieczki termicznej. Jest to zjawisko niekontrolowanego wzrostu temperatury ogniwa bateryjnego, które może doprowadzić do pożaru. Chociaż jest niezwykle rzadka sytuacja, to może mieć miejsce w przypadku ogniw litowo-jonowych. 

Wielkoskalowy magazyn energii w Kalifornii to nie jedyne przedsięwzięcie Form Energy w Stanach Zjednoczonych. W czerwcu 2023 roku firma ogłosiła, że zbuduje taki system w stanie Georgia. Podobne systemy mają powstać w roku 2026 w Wirginii, Kolorado, Minnesocie i Nowym Jorku. Natomiast w stanie Wirginia Zachodnia powstanie pierwsza fabryka baterii żelazowo-powietrznych w USA. Według planów osiągnie ona zdolności produkcyjne na poziomie 500 MW, a do jej uruchomienia dojdzie w połowie lub pod koniec 2024 roku. 

Źródło: formenergy.com, smart-energy.com