Zink
I løbet af de sidste syv år har 110 landsbyer i Afrika og Asien fået strøm fra batterier, der bruger zink og ilt, som er grundlaget for et energilagringssystem udviklet af NantEnergy i Arizona.
Zink er et attraktivt alternativ til lithium på grund af sin rigelige forsyning, grundlæggende stabilitet og lave pris, men bestræbelserne på at gøre det kommercielt levedygtigt i stor skala har været få og langt imellem. NantEnergys zink-luft-batterisystem erstatter en anden elektrode med en elektrode, der “ånder luft” og bruger ilt fra atmosfæren til at udvinde strøm fra zink.
I henhold til en rapport offentliggjort af Lux Research er “zink-luft en velegnet kemi til mikronetværk, der giver en billig energilagringsløsning. Flow-batterier har svært ved at skalere ned til størrelsen af et typisk mikronet, og lithium-ion-batterier kan ikke konkurrere på prisen.”
Vigtigt nok har NantEnergy også udviklet en teknik, der gør det muligt for zink at bevare sin ladning i længere tid, hvilket løser det sædvanlige problem med begrænset genanvendelighed for zink- og zink-luft-batterier. Ifølge virksomheden kan denne metode fremstilles lokalt uden sjældne eller dyre materialer, hvilket reducerer afhængigheden af import og bidrager til arbejdspladser og lokale økonomier.
Zink-luft-batterier indeholder heller ingen giftige forbindelser og er hverken stærkt reaktive eller brandfarlige, hvilket gør det muligt at genbruge dem og bortskaffe dem sikkert.
Men selv om zink er et af de mest rigelige metaller på Jorden, kan det imidlertid give problemer i fremtiden at bruge det i stor skala som et alternativ til lithium. Professor i kemi ved University of Southern California Sri Narayan fortalte New York Times: “Med den nuværende produktion af zink vil zinkreserverne række i ca. 25 år.”
“Så det er ikke klart ud fra de tilgængelige reserver, om vi vil have nok zink til at dække det enorme behov, der vil opstå som følge af efterspørgslen efter batterier i netværksskala.”
Natrium-svovl
Natrium-svovl-batterier er et andet alternativ til lithium og er allerede blevet anvendt i betydelig skala på steder rundt om i verden.
I februar 2019 installerede Abu Dhabi verdens største lagringsbatteri, der gør brug af natrium-svovl-battericeller. Det er fem gange større end det næststørste lagringsbatteri på 108 megawatt (MW)/648 megawatttimer (MWh).
Natrium-svovl-batterier har en længere levetid end deres lithium-ion-modstykker, med en levetid på omkring 15 år sammenlignet med de to eller tre år, der forventes af lithiumbatterier. Natrium og svovl er også rigelige og billige materialer, hvilket mindsker et af de største problemer med lithiumbatterier.
Der er dog risici forbundet med håndtering af både natrium og svovl på grund af begge reaktanters flygtige karakter. Flydende natrium, der kommer i kontakt med vand i atmosfæren, udgør en betydelig risiko på grund af den stærkt eksoterme reaktion, som kan blive eksplosiv, når der arbejdes i stor skala.
Natrium-svovl-batterifabrikker og anlæg, der anvender dem, har været udsat for en række brande, som f.eks. branden i 2011 på Tsukuba-fabrikken i Japan, der fik producenten NGK til midlertidigt at indstille produktionen af sine natrium-svovl-batterier.
En anden ulempe ved natrium-svovl-batterier er den høje driftstemperatur på 300 °C, som er nødvendig for at gøre natriummet flydende. Disse høje temperaturer kan beskadige den keramiske membran, der adskiller batteriets anode- og katodekomponenter, og kan også forværre flygtigheden af reaktanterne i batterierne.
Vådstofbrændselsceller
Vådstof er af en række energiselskaber blevet fremhævet som et kulstofneutralt alternativ til flydende naturgas, og brintbrændselsceller er også under udvikling som et alternativ til traditionelle litiumbatterier.
Vådstofbrændselsceller har et energi-/vægtforhold, der er ti gange større end litiumbatterier, på grund af brugen af brint og ilt som reaktanter. Det betyder, at brintbrændselsceller kan være lettere og fylde mindre, samtidig med at de leverer samme effekt som lithiumbatterier, hvilket sparer på ressourcerne.
Hydrogen er ekstremt rigeligt forekommende i atmosfæren, hvilket gør det til et attraktivt alternativ til materialer med begrænset forsyning som f.eks. lithium eller zink.
Hydrogenbrændselsceller har også en større rækkevidde end litiumbatterier og producerer kun vand og varme som en del af energiproduktionsprocessen, hvilket udgør en effektiv og kulstofneutral energikilde sammenlignet med konventionelle batterier.
Selv om fremstillingsprocesserne for batterier (og de apparater, de forsyner) frigiver kuldioxid til atmosfæren, kan denne effekt afbødes ved at forsyne processerne med vedvarende energikilder. Brintbatterier bruger også mindre kuldioxid til fremstilling end litiumbatterier i kraft af, at de ikke kræver en energiintensiv udvindingsindsats.
Brændstofceller med brint er imidlertid en relativt ny teknologi og har deres egne ulemper.
Vedrørende brint er ligesom natrium meget brandfarligt og kan reagere eksplosivt, hvis det ikke håndteres korrekt. Det er vigtigt at moderere temperaturen i brændselscellerne for at forhindre flygtige reaktioner, og fordi brændselsceller har brug for flydende vand for at fungere i modsætning til damp eller is.
Lagring af brint er dyrt og energikrævende, både som gas og opbevaret som væske ved lave temperaturer. På trods af at brint findes i rigelige mængder i atmosfæren, er det også vanskeligt og dyrt at producere og transportere det, især i stor skala.