Ingawa kuna njia nyingi ambazo shughuli za binadamu zimeleta mabadiliko ya hali ya hewa, vyanzo vya uzalishaji wa umeme duniani ni miongoni mwa wahusika wakuu. Licha ya upticks ndogo katika usambazaji wa upepo na nishati ya jua, bado hatujafikia mahali ambapo tunaweza kuondosha nishati ya mafuta ambayo imeingizwa katika mchanganyiko wa nishati ya nchi nyingi.

Lakini kwa nini hii bado ni kesi?

Kwa kuwa vyanzo vinavyoweza kurejeshwa hutoa usambazaji wa umeme mara kwa mara, tunahitaji pia njia ya kuhifadhi nishati hii ili kukidhi mahitaji ya gridi ya taifa wakati jua haliwaki, au upepo hauvuma. Hii ni changamoto kubwa, kwani kubadili kwa nishati mbadala pia kunahitaji kuanzishwa kwa mifumo ya kuhifadhi nishati inayodumu kwa muda mrefu, salama na ya bei nafuu. Kwa hivyo, kupata betri ya bei nafuu, salama na mbadala kwa lithiamu ni ufunguo wa kuhamisha sindano kwenye sekta ya nishati inayoweza kurejeshwa kabisa.

Zaidi ya betri za lithiamu-ion

Kama ilivyo kwa magari ya umeme, betri za lithiamu-ioni zimekuwa chaguo maarufu kwa gridi ya taifa, kwani hutoa msongamano mkubwa wa nishati, suluhisho la msimu kwa uhifadhi wa nishati. Lakini utumiaji wa betri za lithiamu-ioni pia umeleta changamoto zake zenyewe zenye gharama kubwa ya vifaa, hatari ya moto na mlipuko na ukosefu wa mazoea ya kuchakata tena na kuzuia kuenea kwa betri za lithiamu-ion kwa gridi ya taifa.

Chaguo moja la kuahidi sana la kuchukua nafasi ya lithiamu kwa uhifadhi wa nishati ya gridi ya taifa ni betri ya zinki inayoweza kuchajiwa tena. Inaibuka tu ndani ya miaka 10 iliyopita, betri za zinki hutoa faida nyingi juu ya lithiamu. Hizi ni pamoja na gharama nafuu za nyenzo, kuongezeka kwa usalama na chaguzi rahisi za kuchakata tena.

Kwa uwezo wa uhifadhi wa nishati katika kiwango cha gridi kwa gharama nafuu zaidi - na viwango vya juu vya usalama - uuzaji mkubwa wa betri za zinki-ioni unaweza kuwa kile hasa kinachohitajika ili kujumuisha mbadala katika miundombinu ya nishati nchini Kanada na nchi zingine.

Gharama ya betri

Kwa Kanada kufikia malengo ya uondoaji kaboni yaliyowekwa nchini Kanada Sheria ya Uwajibikaji wa Uzalishaji Sifuri, ikijumuisha gridi ya taifa inayotumia asilimia 90 ya umeme mbadala, kupelekwa kwa betri za zinki-ioni itakuwa muhimu.

Uchunguzi umeonyesha kuwa kwa renewables kuwa chanzo cha asilimia 90 hadi 95 ya umeme wote, gharama ya kuhifadhi nishati lazima iwe chini ya US$150/kWh. Mifumo ya kisasa ya lithiamu-ion ni bado wamekaa karibu US $ 350/kWh. Kwa sehemu, hii ni kwa sababu ya gharama kubwa za utengenezaji na utegemezi wao wa malighafi ya gharama kubwa kufikia msongamano mkubwa wa nishati unaohitajika. magari ya kisasa ya umeme.

Betri za zinki kwa upande mwingine, zinaweza kutatua masuala ya gharama na wingi. Kutumia vifaa vya bei nafuu na kwa wingi kama vile zinki na manganese sio tu kwamba vinafanya bei ya chini kuzalisha, lakini pia hupunguza hatari kutokana na kukatika kwa ugavi au uhaba wa nyenzo unaoathiri nyenzo za lithiamu-ioni kama vile lithiamu na. cobalt.

The uzalishaji wa kila mwaka wa zinki kimataifa ni zaidi ya mara 100 ya lithiamu. Bila kutaja hilo mahitaji ya lithiamu na kobalti yanatarajiwa kuzidi usambazaji ndani ya muongo ujao.

Zinc ni chaguo salama zaidi

pamoja viwango vikali vya usalama zinaundwa kwa ajili ya betri zinazotumika majumbani, viwandani au ndani ya gridi ya umeme, usalama ni muhimu katika kupata umma kuzikumbatia. Kwa njia hii, betri za zinki-ioni hutoa faida zaidi.

The inayoweza kuwaka na kutengenezea sumu kwa msingi wa elektroliti ya betri za lithiamu-ioni inabadilishwa na mbadala wa maji, kuondoa hatari ya moto na mlipuko.

Kinyume chake, utupaji salama wa betri za lithiamu-ioni pia inaweza kuwa kazi ngumu, kwani zina vyenye misombo ya sumu. Urejelezaji wa betri hizi kwa sasa hauwezekani kiuchumi kutokana na gharama kubwa kusababisha idadi kubwa ya seli zilizotumika kuishia kwenye dampo.

Kwa bahati nzuri, betri za zinki hurahisisha matibabu ya mwisho. Electroliti isiyo na sumu, yenye maji inayotumiwa katika betri za zinki inamaanisha hivyo njia zilizowekwa vizuri kama zile za utupaji wa betri ya asidi ya risasi inaweza kutumika. Pia, anodi ya zinki ya metali inaweza kutumika tena kwa urahisi katika betri mpya.

Wakati ujao wa uhifadhi wa nishati

Ili kufikia lengo lake la asilimia 90 ya nishati mbadala ifikapo mwaka wa 2030, Kanada lazima itafute njia mbadala za betri za lithiamu-ion kuwezesha uondoaji kaboni wa sekta yake ya nishati. Kwa kutumia gharama, wingi na manufaa ya usalama wa betri za zinki-ioni, Kanada inaweza kuharakisha uunganishaji wa nishati ya upepo na jua kote nchini.

Betri za zinki zinaunga mkono malengo ya Kanada ya kuondoa kaboni na kuthibitisha fursa ya kufaidika na soko la betri linalopanuka kwa kasi. Ingawa betri za zinki ni teknolojia mpya, uwezo wao wa kuhimili uhifadhi wa nishati ya gridi ya taifa ndani ya Kanada na duniani kote hauwezi kupunguzwa.

Kwa msaada wa utafiti na utengenezaji wa Kanada, pamoja na juhudi kutoka Chuo Kikuu cha McMaster na Dartmouth, NS-msingi Kampuni Salient Energy Inc., kuunganishwa kwa betri za zinki kunaweza kuwa ukweli ndani ya miaka kadhaa ijayo, na kuanzisha Kanada kama kiongozi wa sekta.

Kuhusu Mwandishi

Dhoruba William D Gourley, Mtahiniwa wa PhD, Uhandisi wa Kemikali, Chuo Kikuu cha McMaster na Drew Higgins, Profesa Msaidizi, Idara ya Uhandisi wa Kemikali, Chuo Kikuu cha McMaster

Makala hii imechapishwa tena kutoka Mazungumzo chini ya leseni ya Creative Commons. Soma awali ya makala.