ذخیره انرژی از دیدگاه شیمی | اخبار MIT
انتقال به سمت یک شبکه الکتریکی پایدارتر و سازگار با محیط زیست باعث افزایش انرژی های تجدیدپذیر مانند خورشیدی و باد شده است. اما چیزی به سادگی پوشش ابر می تواند باعث بی ثباتی شبکه شود و نیروی باد ذاتاً غیرقابل پیش بینی است. این ماهیت متناوب انرژی‌های تجدیدپذیر، چشم‌انداز رقابتی را برای شرکت‌های ذخیره‌سازی انرژی که به دنبال افزایش انعطاف‌پذیری سیستم قدرت هستند و در عین حال امکان ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر را فراهم کرده است، تقویت کرده است.
الی پاستر مدیر عامل شرکت می گوید: «تاثیر چیزی است که PolyJoule را بیش از هر چیز دیگری به حرکت در می آورد. ما تاثیر را از دیدگاه یکپارچه سازی انرژی های تجدیدپذیر، از نقطه نظر کاهش، و همچنین از نقطه نظر انتقال از یک مدل متمرکز به یک مدل غیرمتمرکز تحویل انرژی با انرژی می بینیم.
PolyJoule یک استارت آپ مستقر در بیلریکا در ماساچوست است که به دنبال اختراع مجدد ذخیره انرژی از دیدگاه شیمی است. یکی از بنیانگذاران، یان هانتر از دپارتمان مهندسی مکانیک MIT و تیم سواگر از دپارتمان شیمی، اساتید باسابقه MIT هستند که در رشته های مربوطه خود برجسته هستند. در همین حال، تیم اصلی مجموعه‌ای کوچک اما بسیار ماهر از شیمیدانان، متخصصان تولید، بهینه‌سازهای زنجیره تامین و کارآفرینان است که بسیاری از آنها MIT را در یک نقطه به خانه خود خوانده‌اند.
پاستر می‌گوید: «ایده‌هایی که ما در آزمایشگاه روی آنها کار می‌کنیم، سه تا چهار سال بعد به محصولات تبدیل می‌شوند، و زمانی که وارد بازار شوند همچنان مبتکرانه و جلوتر از منحنی خواهند بود». اما این مفاهیم از آینده نگری ناشی از تفکر پنج تا 10 سال قبل ناشی می شود. این چیزی است که ما به لطف ذهن های بزرگی مانند ایان و تیم در جیب پشتی خود داریم.
PolyJule رویکردی در سطح سیستم را اتخاذ می‌کند که با الکتروشیمی تحلیلی با توان عملیاتی بالا ترکیب شده است که به شرکت اجازه داده است تا یک طرح سلول شیمیایی را بر اساس 10000 آزمایش مشخص کند. نتیجه باتری کم هزینه، ایمن و عمر طولانی است. این قادر است به بارهای پایه و بارهای اوج در میکروثانیه پاسخ دهد و به یک باتری اجازه می دهد در چندین بازار برق و موارد استفاده استقرار شرکت کند.
در حوزه ذخیره‌سازی انرژی، فناوری‌های جالب فراوان هستند، اما راه‌حل‌های قابل اجرا بسیار اندک هستند. اما پاستر می‌گوید PolyJoule توانسته است با در نظر گرفتن نگرانی‌های صنعت از همان ابتدا، شکاف بین آزمایشگاه و دنیای واقعی را پر کند. ما نسبت به سایر شرکت‌های ذخیره‌سازی انرژی که قبل از ما آمده‌اند و گفته‌اند، “اگر آن را بسازیم، خواهند آمد.” در عوض، ما مستقیماً به مشتری رفته‌ایم و پرسیده‌ایم: “اگر می‌توانستید پلتفرم ذخیره باتری بهتری داشته باشید، چه شکلی می‌شد؟”
PolyJoule می‌گوید با ورود ورودی‌های تجاری به فرآیندهای فکری پشت استقرار فناوری و تجاری خود، باتری‌ای طراحی کرده‌اند که ساخت آن ارزان‌تر، کارکرد ارزان‌تر، ایمن‌تر و آسان‌تر است.
به طور سنتی، باتری های لیتیوم یونی راه حلی برای ذخیره انرژی بوده اند. اما لیتیوم دارای معایبی از جمله هزینه، مسائل ایمنی و اثرات مضر بر محیط زیست است. اما PolyJoule به لیتیوم یا هر نوع فلزی در واقع علاقه ای ندارد. پاستر می‌گوید: «ما با جدول تناوبی عناصر آلی شروع می‌کنیم، و از آنجا، آنچه را که در مقیاس اقتصادی کار می‌کند، به‌دست می‌آوریم که به راحتی همگرا شده و از نظر شیمیایی تبدیل می‌شود.»
داشتن یک شیمی ذاتا امن تر به PolyJoule اجازه می دهد تا در هزینه های یکپارچه سازی سیستم، از جمله موارد دیگر، صرفه جویی کند. باتری های پلی ژول حاوی حلال های قابل اشتعال نیستند، به این معنی که هیچ هزینه اضافی مربوط به کاهش آتش سوزی وجود ندارد. شیمی ایمن‌تر همچنین به معنای سهولت در ذخیره‌سازی است و باتری‌های PolyJule در حال حاضر تحت گواهینامه ایمنی جهانی (تایید UL) هستند تا در داخل و در هواپیما مجاز باشند. در نهایت، با قدرت بالای تعبیه شده در شیمی، سلول های پلی ژول را می توان تا حد زیادی شارژ و تخلیه کرد، بدون نیاز به سیستم های گرمایش یا سرمایش.
پاستر می‌گوید: «از مواد خام تا تحویل محصول، ما هر مرحله در زنجیره ارزش را با چشم‌اندازی به سمت کاهش هزینه‌ها بررسی می‌کنیم. همه چیز با طراحی شیمی پیرامون عناصر فراوان زمین شروع می شود، که به استارتاپ کوچک اجازه می دهد تا با تامین کنندگان بزرگتر حتی در مقیاس های کوچکتر رقابت کند. این واقعیت را در نظر بگیرید که هزینه مواد متمایز کننده PolyJule کمتر از 1 دلار در هر کیلوگرم است، در حالی که کربنات لیتیوم به قیمت 20 دلار در هر کیلوگرم به فروش می رسد.
در بخش تولید، پاستر توضیح می‌دهد که PolyJoule با ساخت سلول‌های خود در کارخانه‌های کاغذسازی و انبارهای قدیمی، با استفاده از تجهیزاتی که قبلاً برای چاپ کاغذ یا روزنامه استفاده می‌شد، هزینه‌ها را کاهش می‌دهد. او می‌گوید: «ما از تجهیزاتی استفاده می‌کنیم که برای دهه‌ها وجود داشته‌اند، زیرا نمی‌خواهیم فناوری پیشرفته‌ای ایجاد کنیم که نیاز به ساخت پیشرفته داشته باشد. ما می خواهیم یک فناوری پیشرفته ایجاد کنیم که بتوان آن را در کشورهای صنعتی و سایر کشورها به کار برد که بیشترین بهره را از ذخیره انرژی ببرند.”
اولین مشتری PolyJule یک مصرف کننده انرژی توزیع شده صنعتی با مصرف انرژی پایه است که وقتی ماشین آلات سنگین دو بار در روز کار می کنند، ضریب 10 افزایش می یابد. در اوایل صبح و اواخر بعد از ظهر، حدود 50 کیلووات برای 20 دقیقه تا یک ساعت مصرف می کند، در حالی که نرخ پایه 5 کیلووات است. این یک مدل کاربردی است که برای صنایع مختلف قابل ترجمه است. به تصفیه فاضلاب، پردازش مواد غذایی و مزارع سرور فکر کنید – هر چیزی که در یک دوره 24 ساعته در مصرف برق نوسان دارد.
تا پایان سال، PolyJule اولین سیستم 10 کیلووات ساعتی خود را تحویل خواهد داد، از حالت مخفی خارج می شود و قابلیت تجاری را به برتری تکنولوژیکی نشان می دهد. پاستر می‌گوید: «آنچه که اکنون می‌بینیم، حجم عظیمی از ذخیره‌سازی انرژی است که به انرژی‌های تجدیدپذیر و برنامه‌های لبه شبکه اضافه می‌شود. ما این را تا 12 تا 18 ماه پیش‌بینی می‌کردیم و اکنون برای رسیدن به برخی از بازیکنان بزرگتر تلاش می‌کنیم.»
.
منبع