バッテリーについては誰もがよく知っており、ほとんどの人が日常的にバッテリーを使用しています。これらは、時計、ラップトップ、携帯電話など、あらゆる種類の家電製品に含まれています。電池というと、懐中電灯やテレビのリモコンに使われているような、一般的な単 3 形化学電池を思い浮かべる人が多いでしょう。ただし、この種のテクノロジーはそれよりもはるかに普及しています。バッテリーにはさまざまな形式があり、送電網内の電力を管理するために発電および貯蔵業界で広く使用されています。実際、バッテリー技術は、今後数年間の再生可能エネルギー技術の開発において重要な要素となる可能性があります。
これは再生可能エネルギーに関連した特殊な現象の結果です。必要に応じてオン/オフを切り替えることができる他の電源とは異なり、再生可能エネルギーの発電は天候に依存しており、気象条件が悪ければ発電されません。これは、日中のみ発電し、夜間は発電しない太陽光発電に特に当てはまります。これは電力バランスの問題につながります。電力は昼夜を通じて使用されるため、需要を満たすために送電網によって生成される必要があります。
完全に再生可能なシステムでは、エネルギー生成が行われたり消えたりするため、この要件は満たされません。日中に発電した電力を集め、必要なときに配電するシステムが必要です。ここでバッテリーが登場します。大きなバッテリーバンクは電気を蓄え、必要に応じて放出することができます。このタイプのシステムは現在すでに使用されています。オーストラリアの送電網の一部として、余剰電力を貯蔵するための大規模なリチウムイオン電池バンクが建設されています。銀行は現在、その有効性をテストするための試行期間中である。
リチウムイオン電池は現在業界で最も一般的な電池の形態であり、携帯電話、家庭用電化製品、電気自動車などで一般的に使用されています。これは、現時点では、これらのアプリケーションが利用可能な最良のソリューションであるためです。ただし、特に今日検討しているように、大規模なグリッド電力貯蔵に適用しようとする場合、それらにはいくつかの欠点があります。バッテリーの製造に必要な材料は、倫理的な労働慣行が不十分なアフリカ諸国で主に採掘されているため、調達が困難であり、リチウム鉱山産業での多大な搾取につながっています。
https://www.energy.gov/eere/articles/how-does-lithium-ion-battery-work
こうした材料調達の懸念により、リチウムイオン電池の製造コストも高くつくため、消費ポンド当たりの蓄電単位、言い換えればコスト効率が低くなります。最後に、これらの電池には安定性に関する懸念があり、いくつかの電池が過熱した場合にオーストラリアの電池試験センターで大規模な火災を引き起こす可能性があります。したがって、これらのバッテリーは多くの家庭用電子機器には最適ですが、大規模な電力貯蔵にはあまり適していません。
では、どのような代替手段があるのでしょうか?もちろん、電気を蓄える伝統的な方法、つまり水を蓄える方法もあります。水力発電ダムは世界中にあり、電力を貯蔵および放出する実証済みの方法です。発電のピーク時には水が貯水池に汲み上げられ、電力が必要になると水が貯水池から放出され、タービンを通過して発電されます。このシステムは、何らかの形で何百年も使用されてきたため、大量の電力を貯蔵する非常に信頼性の高い方法です。ただし、これには大きな欠点があります。それは、このような大規模なプロジェクトを構築するにはスペースと投資が必要であるということです。この種のプロジェクトは、大きな標高と山岳地帯の景観を必要とする特定の地理にも限定されます。
バッテリー技術に必要なのはイノベーションであり、幸いなことに、市場のこのギャップを埋めるために、多くの新しいバッテリー技術のアイデアが開発中です。エディンバラに本拠を置くエキサイティングな新興企業は、先ほど説明した重力を利用した水力発電所と同様の技術を開発しており、水の代わりに重量物を持ち上げています。 Gravitricity は、この新しいテクノロジーのテストベッドをプリンス アルバート ドックに構築し、有望な結果をもたらしました。同社の最終目標は、英国の使われなくなった炭鉱を、電気を蓄えたり放出したりするための大きな重りを上げ下げするための長いシャフトとして改修することである。
https://www.energylivenews.com/2021/03/10/gravity-energy-storage-project-lifts-off-in-edinburgh/
さて、別の種類のエネルギーです…熱です！世界中の多くの機関の研究者が熱電池の開発を研究しています。これらのバッテリーは、電力が過剰な場合に材料を加熱し、利用可能なエネルギーが少ない場合に使用するために同じ熱を電気エネルギーに変換します。この技術の高仕様バージョンでは、蓄熱材として摂氏 1000 度以上に加熱された溶融塩が使用されます。このようなシステムはエネルギー貯蔵方法として大いに期待されていますが、溶融塩から発電するために溶融塩を移動させるという問題に依然として直面しています。
このテクノロジーの低仕様バージョンがフィンランドにインストールされています。このシステムは地元の村と提携し、再生可能エネルギー源を使用して通常の砂を摂氏 500 度まで加熱します。この蓄えられたエネルギーは、地域の住宅を一貫して暖房するために一年中使用できます (寒いフィンランドの冬には特に重要な要素です)。このパイロットプラントの概念実証は、非常に安価な電力貯蔵方法であり、地域コミュニティに簡単に組み込むことができ、地域のマイクログリッドを開発する機会を提供するため、特にエキサイティングです。
https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-61996520
地球のグリーンな未来にとってバッテリー技術がいかに重要であるか、また、再生可能エネルギーをこれまでよりも効果的かつ安価にするためにさまざまな技術が開発中であることがおわかりいただけたでしょうか。
