1. Biến thể về chủ đề khả năng phục hồi lưới

Khả năng lưu trữ năng lượng do năng lượng tái tạo tạo ra và giải phóng năng lượng đó theo yêu cầu vào lưới điện đã thúc đẩy những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ pin, với nhiều thiết kế mới cạnh tranh để thu hút sự chú ý và khách hàng. Mỗi biến thể mới phải đáp ứng nhu cầu sử dụng thích hợp của riêng mình. Một số pin, chẳng hạn như pin có thiết kế pin đóng băng-tan băng của PNNL, có khả năng lưu trữ năng lượng được tạo ra theo mùa trong nhiều tháng.

So với pin theo mùa, thiết kế mới này đặc biệt hiệu quả trong việc lưu trữ năng lượng lưới điện ngắn hạn và trung hạn trong vòng 12 đến 24 giờ. Nó là một biến thể của cái được gọi là pin natri-metal halide. Một thiết kế tương tự sử dụng cực âm niken như một phần của hệ thống đã được chứng minh là có hiệu quả ở quy mô thương mại và đã có sẵn trên thị trường.

Li cho biết: “Chúng tôi đã loại bỏ nhu cầu về niken, một nguyên tố tương đối khan hiếm và đắt tiền mà không làm giảm hiệu suất của pin. “Một ưu điểm khác của việc sử dụng nhôm so với niken là cực âm nhôm sạc nhanh hơn, điều này rất quan trọng để cho phép thời gian phóng điện lâu hơn được thể hiện trong nghiên cứu này.”

Sau khi đạt được cột mốc quan trọng này, nhóm đang tập trung vào các cải tiến hơn nữa để tăng thời lượng phóng điện, điều này có thể cải thiện đáng kể tính linh hoạt của lưới điện để kết hợp nhiều hơn các nguồn điện tái tạo.

Và bởi vì nó hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn nên nó có thể được sản xuất bằng vật liệu pin rẻ tiền, thay vì yêu cầu các thành phần và quy trình phức tạp và đắt tiền hơn như trong pin natri nhiệt độ cao thông thường, David Reed, chuyên gia về pin PNNL và đồng tác giả nghiên cứu cho biết.

2. Lưu trữ năng lượng lưới nhiều hơn với chi phí thấp hơn

Sprenkle cho biết vào năm 2023, công nghệ lưu trữ năng lượng lưới điện tiên tiến nhất sử dụng pin lithium-ion có khả năng lưu trữ năng lượng khoảng bốn giờ. Ông nói thêm: “Hệ thống mới này có thể tăng đáng kể dung lượng năng lượng được lưu trữ nếu chúng ta có thể đạt được các mục tiêu chi phí dự kiến cho vật liệu và sản xuất”.

Là một phần của nghiên cứu, các nhà nghiên cứu ước tính rằng thiết kế pin natri-nhôm dựa trên nguyên liệu thô rẻ tiền có thể chỉ tốn 7,02 đô la cho mỗi kWh cho các vật liệu hoạt tính. Thông qua việc tối ưu hóa và tăng mật độ năng lượng thực tế, họ dự đoán rằng chi phí này có thể được hạ thấp hơn nữa. Công nghệ lưu trữ quy mô lưới, chi phí thấp đầy hứa hẹn này có thể cho phép các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục như năng lượng gió và mặt trời đóng góp năng động hơn cho lưới điện quốc gia.

Neil Kidner, đồng tác giả nghiên cứu và là chủ tịch của Adena Power, nhà sản xuất pin thể rắn natri, đang hợp tác với PNNL để phát triển công nghệ pin dựa trên natri. Ông nói: “Nghiên cứu này chứng minh rằng chất điện phân natri của chúng tôi hoạt động không chỉ với công nghệ đã được cấp bằng sáng chế của chúng tôi mà còn với thiết kế pin nhôm-natri”. “Chúng tôi mong muốn tiếp tục hợp tác với nhóm nghiên cứu PNNL để thúc đẩy công nghệ pin natri.”

Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Văn phòng Điện lực DOE và Chương trình R&D Công nghệ Năng lượng Hợp tác Quốc tế của Viện Đánh giá và Lập kế hoạch Công nghệ Năng lượng Hàn Quốc. Việc phát triển chất điện phân được hỗ trợ bởi chương trình Nghiên cứu Đổi mới Doanh nghiệp Nhỏ của DOE. Các phép đo cộng hưởng từ hạt nhân được thực hiện tại EMSL, Phòng thí nghiệm Khoa học Phân tử Môi trường, Văn phòng Cơ sở Người dùng Khoa học của DOE được tài trợ bởi chương trình Nghiên cứu Sinh học và Môi trường.