Startups batteri kan ge billigare nätlagring

En startup som heter Prime Power har fått 11 miljoner dollar i riskkapital för att hjälpa det bygga den första fullskaliga versionen av ett nytt, lågkostnadsflödesbatteri. Företaget fick tidigare 18 miljoner dollar via flera statliga bidrag. Dess batteri är utformat för att hjälpa till att stabilisera elnätet, göra elektricitet billigare och göra det enklare för företag att integrera intermittenta förnybara kraftkällor som vind och sol.

Maktspel: Primus Power ger denna glimt av en del av sina nya flödesbattericeller. Det är tyst om många av detaljerna i systemet när det utvecklar sitt första fullskaliga batteri.

Primus Power försöker övervinna ett av de grundläggande problemen som har plågat flödesbatterier. Tekniken kan åtminstone i teorin vara en av de billigaste formerna av nätlagring, eftersom den kräver billiga och rikliga material. Men i praktiken har flödesbatterier varit väldigt dyra, delvis för att de är stora och måste specialbyggas på plats. Primus hoppas komma runt detta med en ny design som kan masstillverkas i fabriker.

Behovet av sådana batterier har ökat eftersom företagen förutser ökad efterfrågan som kan överbelasta elnätet. Dessutom kräver många stater, framför allt Kalifornien, användningen av stora mängder förnybar energi, men eftersom sådana energiformer är intermittenta är det svårt för företag att upprätthålla matchningen mellan utbud och efterfrågan som behövs för att förhindra strömavbrott.

Batterier kan jämna ut topparna i utbud och efterfrågan genom att snabbt ladda eller leverera ström till nätet, förhindra strömavbrott och minska behovet av nya kraftledningar. Men de har varit för dyra för utbredd användning. I nästan alla fall är det billigare att bygga nya kraftledningar eller att använda naturgaskraftverk för att kompensera för förändringar i effekt från sol- och vindkraftverk. Även om Primus Powers teknologi fortfarande är för dyr för att lösa alla energilagringsproblem på nätet, kommer den att ha många användningsområden.

Med flödesbatterier lagras en blandning av elektrolyt och energilagringsmaterial i massiva tankar – vissa så stora som 10 meter höga och 20 meter breda – och pumpas sedan in i en enhet där ström genereras. Eftersom flödesbatterier använder billiga material som vattenbaserade elektrolyter och energilagringsmaterial gjorda av rikliga material som järn och zink, kan de initiala höga kostnaderna minska när tillräckligt många av dem är byggda, säger Haresh Kamath, senior projektledare för energi lagring vid Electric Power Research Institute, en ideell forskningsorganisation som stöds av elindustrin. Men hittills har de höga kostnaderna för initiala demonstrationsprojekt kvävt investeringarna.

Primus Power byter ut stora ackumulatortankar med celler i storleken på varmvattentankar. Detta tillvägagångssätt offrar några av de potentiella kostnadsbesparingarna med stora lagringstankar, men det kompenserar mer än för detta med de besparingar som är möjliga från massproduktion i en fabrik, säger Primus vd Tom Stepien.

Företaget använder också nya zinkbaserade energilagringsmaterial och en bättre design för att öka batteriets effekt med cirka fyra till fem gånger. Dessa förändringar skulle möjliggöra mindre, billigare batterier som använder mindre material och som enkelt kan installeras på befintliga allmännyttiga fastigheter, till exempel vid transformatorstationer. Systemet, som förvaras i fraktcontainrar, är portabelt. Detta kan vara en välsignelse för verktyg som behöver batterisystem tillfälligt i väntan på att nya kraftledningar ska installeras. Vissa andra företag arbetar också med modulära system, men dessa använder fortfarande relativt stora komponenter som kan leverera en megawatt var eller mer. Primus Power tar detta tillvägagångssätt vidare – dess celler är mindre och levererar endast 20 kilowatt vardera.

Primus Power ansluter sig till ett 20-tal andra företag som försöker tillverka billigare flödesbatterier. Målet är att nå kostnader nära $500 per kilowattimme lagringskapacitet. (Det kommer att dröja minst ett år innan företaget kan citera solida kostnadssiffror, säger Stepien.) Det här skulle vara mycket billigare än de som har gjorts hittills, enligt Kamath. Företag avslöjar ofta inte sina kostnader, men han uppskattar att många kostar uppemot $2 000 per kilowattimme.

Till 500 dollar per kilowattimme skulle batterierna vara tillräckligt billiga för utbredd användning på nätet för tillämpningar som att skjuta upp kraftledningskonstruktionen, säger Kamath. Det skulle också vara avsevärt billigare än teknikens viktigaste konkurrent nu - litiumjonbatterier - som kostar cirka 1 000 dollar per kilowattimme, säger han. Men det skulle fortfarande vara för dyrt att uppfylla U.S. Department of Energys mål om energilagringssystem som kostar mindre än 100 dollar per kilowattimme.

Om flödesbatterier kunde leverera ström för så lite som $100 per kilowattimme, skulle de vara ett billigare alternativ för kraftverk än installationen av ett nytt fossilbränslebaserat kraftverk för att kompensera de dagliga variationerna i vind- eller solenergi, säger Kamath . Primus Power vann nyligen ett anslag från DOE:s Advanced Research Projects Agency for Energy för att utveckla ett så lågkostnadsbatteri, men det kommer att vara en annan design än den som för närvarande skalas upp, och företaget säger inte så mycket om det än.

Många andra experimentella lagringstekniker utvecklas för att nå dessa låga kostnader. En halvfast flödesbatteriteknologi som utvecklas av en startup som heter 24M använder mycket högre koncentrationer av energilagringsmaterial i elektrolyterna, vilket innebär att de kan lagra 10 gånger så mycket energi som konventionella flödesbatterier. En start som heter Liquid Metal Battery kommersialiserar ett batteri som använder elektroder och elektrolyter som är gjorda av smälta metaller och salter.

Dölj