باتری ای که سوخت های فسیلی و انرژی هسته ای را تبدیل به گذشته می کند

باتری‌های دی‌اکسید کربن با نصف قیمت لیتیوم یون، انقلابی در انرژی‌های تجدیدپذیر را آغاز می‌کنند.

اشتباه بزرگی به نظر می رسد که در این روزگار، ما هنوز در حال کندن نفت و سوزاندن آن برای قدرت هستیم. این روش باستانی نه تنها سیاره را نابود می کند، بلکه گران است و حتی جنگ هایی را آغاز کرده است. اما یک نوآوری اخیر می‌تواند سوخت‌های فسیلی و حتی برخی از منابع انرژی نسل بعدی را با ارزان‌تر و سبزتر کردن انرژی خورشیدی و بادی کاملاً منسوخ کند. به دنیای معجزه آسای باتری CO² خوش آمدید.

اولا، باتری CO2 چیست؟

خب، این سیستمی است که انرژی را با تغییر حالت دی اکسید کربن در یک حلقه بسته ذخیره می کند. هنگامی که باتری تخلیه می شود، فقط یک گنبد عظیم است که با فشار اتمسفر دی اکسید کربن پر شده است. برای شارژ آن، دی اکسید کربن از داخل گنبد پمپ شده و فشرده می شود که باعث گرم شدن آن می شود. گرما حذف می شود و در دستگاهی به نام TES (ذخیره انرژی حرارتی) ذخیره می شود که دی اکسید کربن را به مایعی سرد و متراکم تبدیل می کند که سپس در مخازن ذخیره می شود. اکنون انرژی به عنوان گرما در TES و به عنوان فشار در مخازن دی اکسید کربن مایع ذخیره می شود.

تخلیه باتری یک فرآیند دو مرحله ای است. ابتدا مخازن باز می شوند که کربن مایع با فشار بالا را آزاد می کند. با خروج کربن از مخزن، فشار کاهش می یابد که باعث می شود دوباره به گاز تبدیل شود و به سرعت منبسط شود. این گاز سپس از طریق TES عبور داده می شود و در آنجا گرم می شود و حتی بیشتر منبسط می شود. این انبساط مضاعف فشار عظیمی را ایجاد می کند که از طریق توربینی هدایت می شود که یک ژنراتور را می چرخاند و برق تولید می کند. سپس دی اکسید کربن با فشار اتمسفر دوباره به داخل گنبد پمپ می شود و برای شارژ مجدد باتری آماده می شود.

بنابراین این یک قطعه نسبتاً پیچیده از کیت است، و به دلیل نیاز به مخازن بزرگ، احتمالاً به این زودی یکی از این تجهیزات برقی (خودروهای الکتریکی) را پیدا نخواهید کرد. اما چه چیزی این باتری عجیب و غریب را انقلابی در زمینه الکترونیک پدیدار میسازد؟

چهار عامل: هزینه، ردپای کربن، مقیاس پذیری و چرخه عمر. این عوامل آن را برای باتری شبکه ایده آل می کند.

انرژی باد و خورشید بسیار عالی هستند و انرژی زیادی را بدون انتشار کربن ایجاد می کنند! اما همیشه باد نمی وزد و خورشید همیشه نمی تابد. بنابراین باید از باتری های شبکه غول پیکر برای ذخیره انرژی در مواقع مازاد و سپس تخلیه آن در زمان کمبود استفاده کنیم.

باتری انتخابی فعلی برای این فرآیند باتری لیتیوم یونی است، همان فناوری که برق خودروهای الکتریکی، لپ‌تاپ‌ها و تلفن شما را تامین می‌کند. اما باتری‌های دی‌اکسید کربن در باتری‌های شبکه به‌طور مستقیم بهتر استفاده می‌شوند.

مزیت اصلی آنها هزینه است. هر کسی که یک EV خریداری کرده باشد به شما خواهد گفت که باتری گران است! این باعث می شود بسته های اندازه مگاوات ساعت مورد نیاز برای ذخیره سازی خورشیدی و باد هزینه قابل توجهی داشته باشند. اما از آنجایی که باتری‌های CO2 را می‌توان با موادی با دسترسی آسان ساخت، می‌توان آن‌ها را با نیمی از هزینه ساخت و مزارع بادی و خورشیدی را بسیار مقرون به صرفه‌تر ساخت.

این منجر به این می شود که باتری های CO2 اثرات زیست محیطی بسیار کمتری دارند. باتری های لیتیوم یون آن فرشتگان محیطی نیستند که شما فکر می کنید. ساخت آنها به انرژی و حمل و نقل زیادی نیاز دارد، بنابراین تولید آنها ردپای کربن قابل توجهی ایجاد می کند. علاوه بر این، معدن مورد نیاز برای دسترسی به مواد خام دارای مسائل زیست محیطی و بشردوستانه زیادی است. اما، از سوی دیگر، باتری های CO2 را می توان با استفاده از مواد بازیافتی در دسترس ساخت. این باعث می شود که تأثیر آنها بر سیاره با ارزش ما بسیار ملایم تر شود.

این همچنین به این معنی است که آنها واقعاً به راحتی مقیاس پذیر هستند. ما در حال حاضر با سر به یک بحران باتری وارد می شویم. زنجیره های تامین مواد نمی توانند سرعت افزایش تقاضا برای باتری در سال های اخیر را تحمل کنند. به همین دلیل است که قیمت موادی مانند لیتیوم، نیکل و منگنز از سقف عبور کرده است. اما باتری‌های CO2 همان مشکلات زنجیره تامین را ندارند، به این معنی که هزاران باتری را می‌توان به سرعت و به راحتی ساخت. بنابراین، از نظر تئوری، کل جهان می تواند به سرعت باورنکردنی از این فناوری استقبال کند.

بالاخره به چرخه حیات می رسیم. هر کسی که آیفون داشته باشد به شما خواهد گفت که باتری های لیتیوم یونی برای همیشه دوام نمی آورند. هر بار که آنها شارژ می شوند، ساختار داخلی سلول تخریب می شود و به مرور زمان ظرفیت باتری کاهش می یابد. سلول‌های لیتیوم یونی مدرن می‌توانند تا ۲۰۰۰ شارژ دوام بیاورند، اما سلول‌های ارزان‌تر فقط می‌توانند چند صد مورد را قبل از اینکه عملکردشان به شدت کاهش یابد، مدیریت کنند. این بدان معناست که باتری های شبکه لیتیوم یونی باید هر ده سال یا بیشتر تعویض یا منبسط شوند. این نه تنها هزینه قابل توجهی است، بلکه آسیب های زیست محیطی بیشتری را از طریق انتشار کربن اضافی و استخراج معادن ایجاد می کند. اما دوباره، باتری CO2 بسیار برتر است، با توجه به اینکه تحلیل نمی رود. در تئوری، این باتری ها می توانند صدها سال با تعمیر و نگهداری منظم دوام بیاورند، به این معنی که هزینه کمتری خواهند داشت و اثرات زیست محیطی آنها کاهش می یابد.

با این حال، باتری های CO2 راه حل کاملی نیستند. باتری های لیتیوم یونی حدود 99 درصد کارایی دارند. این به این معنی است که اگر یک دستگاه را با 1 کیلووات ساعت برق شارژ کنید، 0.99 کیلووات ساعت را پس خواهید گرفت. این راندمان بالا به این معنی است که برای حفظ توان خروجی بالا به پنل های خورشیدی و توربین های بادی کمتری نیاز داریم. با این حال، باتری های CO2 بسیار عقب هستند و حداکثر بازدهی 80٪ را به دست می آورند. این بدان معناست که ما باید مزارع خورشیدی و بادی بزرگ‌تری بسازیم تا همان خروجی بالایی داشته باشیم. این باعث افزایش هزینه ها، ایجاد ردپای کربن بزرگتر (از تولید پانل ها و توربین های بیشتر)، و به طور بالقوه افزایش تلفات زیستگاه (به ویژه برای انرژی خورشیدی) می شود.

با این حال، صرفه جویی در هزینه باتری CO2 باید برای جبران هزینه و ردپای کربن ناشی از نیاز به مزارع بزرگتر کافی باشد. از دست دادن زیستگاه به دلیل مزارع خورشیدی بزرگتر نیز می تواند با پانل های خورشیدی مدرن و با راندمان بالاتر و برنامه ریزی دقیق اکولوژیکی کاهش یابد.

بنابراین، به طور کلی، باتری‌های CO2 می‌توانند انرژی باد و خورشیدی را ارزان‌تر کنند و تأثیرات محیطی کلی آنها را کاهش دهند. اما انرژی باد و خورشید در حال حاضر پایین‌ترین شکل‌های کربنی انرژی ما هستند، و همچنین ارزان‌ترین اشکال انرژی نیز هستند. این بدان معناست که باتری های CO2 فقط اعتبار زیست محیطی و مالی خود را به 11 تبدیل می کنند.

چنین پیشنهاد باورنکردنی می تواند یک انقلاب تجدیدپذیر را آغاز کند. چرا به دنبال انرژی هسته ای هستید یا نیروگاه گازی خود را روشن نگه می دارید در حالی که می توانید انرژی بسیار بیشتر و اثرات زیست محیطی بسیار کمتری را از مزرعه خورشیدی یا بادی با پشتیبان CO2 دریافت کنید؟ کشورهای در حال توسعه این را راهی برای رشد سریع زیرساخت‌های انرژی خود با هزینه کمتر با امتیاز اضافی دوستدار محیط زیست می‌بینند، در حالی که کشورهای توسعه‌یافته می‌توانند این را راهی ارزان و پایدار برای انتقال انرژی خود به منابع کربن خنثی بدون استفاده از آن ببینند. ورشکسته (که با توجه به اقتصاد امروز بسیار مهم است).

باتری پارس، شرکتی دیگر از هولدینگ آی سی پارس، واردات تمامی انواع باتری ها را عهده دار خواهد شد.

از آنجایی که مفهوم باتری CO2 تنها در فوریه 2020 طراحی شد، این نشان می‌دهد که این فناوری با چه سرعتی می‌تواند توسعه، پیاده‌سازی و مقیاس‌بندی شود. بدون تولید پیچیده، بدون نگرانی ایمنی قابل توجه (در مقایسه با تمایل باتری های لیتیوم یونی به آتش گرفتن) و بدون زنجیره تامین حساس، در یک چشم به هم زدن از مفهوم به واقعیت تبدیل شده است.

این فقط نشان می دهد که برای نجات دنیای ارزشمند ما به یک راکتور همجوشی کاربردی یا فناوری علمی تخیلی نیاز ندارید. فقط کمی تفکر جانبی مبتکرانه با فناوری موجود در حال حاضر می تواند نتایج باورنکردنی را به سرعت به دست آورد. با هر پیشرفتی مانند این، آینده ما روشن تر و روشن تر می شود. ما فقط باید این ماشین‌های خارق‌العاده را بپذیریم و روش‌های قدیمی و قدیمی خود را کنار بگذاریم.