Zinc
În ultimii șapte ani, 110 sate din Africa și Asia au primit energie de la baterii care folosesc zinc și oxigen, baza unui sistem de stocare a energiei dezvoltat de NantEnergy, cu sediul în Arizona.
Sursa abundentă de zinc, stabilitatea fundamentală și costul scăzut îl fac o alternativă atractivă la litiu, dar eforturile de a-l face viabil la scară comercială au fost puține și rare. Sistemul de baterii zinc-aer de la NantEnergy înlocuiește un al doilea electrod cu unul care „respiră aer”, folosind oxigenul din atmosferă pentru a extrage energie din zinc.
Potrivit unui raport publicat de Lux Research, „zincul-aer este o chimie bine adaptată pentru microrețele, oferind o soluție ieftină de stocare a energiei. Bateriile de flux se străduiesc să se adapteze la dimensiunea unei microrețele tipice, iar bateriile litiu-ion nu concurează din punct de vedere al costurilor.”
Important, NantEnergy a dezvoltat, de asemenea, o tehnică care permite zincului să își păstreze încărcătura pentru perioade lungi de timp, rezolvând problema obișnuită a reutilizării limitate a bateriilor de zinc și zinc-aer. Potrivit companiei, această metodă poate fi fabricată la nivel local fără materiale rare sau costisitoare, reducând dependența de importuri și contribuind la crearea de locuri de muncă și la economiile locale.
De asemenea, bateriile zinc-aer nu conțin compuși toxici și nu sunt nici foarte reactive, nici inflamabile, ceea ce le permite să fie reciclate și eliminate în condiții de siguranță.
Cu toate acestea, deși zincul este unul dintre cele mai abundente metale de pe Pământ, utilizarea sa la scară largă ca alternativă la litiu ar putea ridica probleme în viitor. Profesorul de chimie de la University of Southern California Sri Narayan a declarat pentru New York Times: „În ritmul actual de producție a zincului, rezervele de zinc vor dura aproximativ 25 de ani.”
„Așadar, nu este clar, din rezervele disponibile, dacă vom avea suficient zinc pentru a susține nevoia enormă care va rezulta din cererea de baterii la scară de rețea.”
Sulfură de sodiu
Baterii cu sulf de sodiu sunt o altă alternativă la litiu și au cunoscut deja o utilizare semnificativă la scară largă în situri din întreaga lume.
În februarie 2019, Abu Dhabi a instalat cea mai mare baterie de stocare din lume care utilizează celule de baterii cu sulf de sodiu. Aceasta este de cinci ori mai mare decât a doua cea mai mare baterie de stocare, cu 108 megawați (MW)/648 megawați-oră (MWh).
Baterii cu sodiu-sulf au o durată de viață mai mare decât omologii lor cu litiu-ion, cu o durată de viață de aproximativ 15 ani, comparativ cu cei doi sau trei ani așteptați de la bateriile cu litiu. De asemenea, sodiul și sulful sunt materiale abundente și ieftine, ceea ce atenuează una dintre principalele probleme ale bateriilor cu litiu.
Cu toate acestea, există riscuri implicate de manipularea atât a sodiului, cât și a sulfului, din cauza naturii volatile a ambilor reactanți. Sodiul lichid care intră în contact cu apa din atmosferă prezintă un risc semnificativ din cauza reacției extrem de exotermice, care ar putea deveni explozivă atunci când se lucrează la scară.
Fabricile de baterii cu sodiu și sulf și instalațiile care le utilizează au fost scena mai multor incendii, cum ar fi incendiul din 2011 de la uzina Tsukuba din Japonia, care a determinat producătorul NGK să suspende temporar producția bateriilor sale cu sodiu și sulf.
Un alt dezavantaj al bateriilor cu sodiu și sulf este temperatura ridicată de funcționare de 300 °C, necesară pentru a lichefia sodiul. Aceste temperaturi ridicate ar putea deteriora membrana ceramică care separă componentele anodice și catodice ale bateriei și ar putea, de asemenea, exacerba volatilitatea reactivilor din baterii.
Pilele de combustie cu hidrogen
Hidrogenul a fost prezentat de o serie de companii energetice ca o alternativă neutră din punct de vedere al emisiilor de dioxid de carbon la gazul natural lichefiat, iar pilele de combustie cu hidrogen sunt, de asemenea, în curs de dezvoltare ca alternativă la bateriile tradiționale cu litiu.
Pilele de combustie cu hidrogen au un raport energie/greutate de zece ori mai mare decât bateriile cu litiu, datorită utilizării hidrogenului și oxigenului ca reactanți. Acest lucru înseamnă că pilele de combustie cu hidrogen pot fi mai ușoare și pot ocupa spații mai mici, furnizând în același timp o energie echivalentă cu cea a bateriilor cu litiu, economisind resurse.
Hidrogenul este extrem de abundent în atmosferă, ceea ce îl face o alternativă atractivă la materialele cu rezerve limitate, cum ar fi litiul sau zincul.
Pilele de combustie cu hidrogen au, de asemenea, o autonomie mai mare decât bateriile cu litiu și produc doar apă și căldură ca parte a procesului de producere a energiei, prezentând o sursă de energie eficientă și neutră din punct de vedere al emisiilor de carbon în comparație cu bateriile convenționale.
În timp ce procesele de fabricare a bateriilor (și a dispozitivelor pe care le alimentează) eliberează dioxid de carbon în atmosferă, acest efect poate fi atenuat prin alimentarea proceselor cu surse de energie regenerabilă. De asemenea, fabricarea bateriilor cu hidrogen utilizează mai puțin dioxid de carbon decât cea a bateriilor cu litiu, în virtutea faptului că nu necesită eforturi miniere energointensive.
Cu toate acestea, pilele de combustie cu hidrogen sunt o tehnologie relativ nouă și vin cu propriile dezavantaje.
La fel ca și sodiul, hidrogenul este foarte inflamabil și poate reacționa exploziv dacă nu este manipulat corect. Moderarea temperaturii pilelor de combustie este importantă pentru a preveni reacțiile volatile și pentru că pilele de combustie au nevoie de apă lichidă pentru a funcționa, spre deosebire de abur sau gheață.
Stocarea hidrogenului este costisitoare și consumatoare de energie, atât ca gaz, cât și stocat sub formă de lichid la temperaturi scăzute. În ciuda abundenței sale în atmosferă, hidrogenul este, de asemenea, dificil și costisitor de produs și de transportat, în special la scară.
.