Vivre sur la Terre Power Shift - Big batterie percée
Une percée dans la technologie de la batterie pourrait rendre le stockage d'énergie pratique à grande échelle. Des chercheurs de l'Université de Harvard affirment que leur flux batterie organique serait abordable et efficace. Le professeur Michael Aziz dit hôte Steve Curwood comment la technologie fonctionne et pourquoi il pourrait améliorer considérablement la demande de l'énergie éolienne et solaire. (7:30)
Transcription
CURWOOD: Eh bien, même si votre maison ou votre entreprise est l'énergie solaire, le soir venu, vous devez acheter de l'électricité ou utiliser des piles très coûteux pour garder les lumières allumées. Et les services publics à grande échelle des fermes solaires et éoliennes doivent également gérer ces sources d'énergie intermittente, et une grande partie de la puissance du toujours sur les centrales nucléaires et au charbon va perdre la nuit parce que la demande est faible et il est trop cher pour stocker l'énergie. Mais maintenant, certains chercheurs de Harvard ont fait une percée majeure dans le développement de batteries bon marché qui pourrait stocker des quantités massives d'électricité. Michael Aziz de l'École des sciences appliquées et génie de Harvard est l'un des chefs de projet, et il est venu dans le studio. Professeur Aziz, bienvenue à vivre sur Terre.
AZIZ: Je vous remercie. Il est un plaisir d'être ici.
CURWOOD: Maintenant, votre équipe a créé ce qu'on appelle cette batterie de MegaFlow organique, mais avant de nous dire ce que cela signifie, avant tout, simplement décrire quels sont les problèmes pour les batteries conventionnelles pour les sources d'énergie renouvelables.
Le professeur Michael Aziz dans son laboratoire de la batterie de flux organique. (Photo par Eliza Grinnell, Harvard School of Sciences appliquées et génie)
AZIZ: Bien sûr. Les deux mesures les plus importantes de la capacité d'une batterie sont la quantité d'énergie dans SAUVEGARDEZ, et qui est mesurée en kilowattheures. C'est ce que vous payez dans votre facture d'électricité, la quantité d'énergie que vous utilisez. Et la vitesse à laquelle vous pouvez fournir cette énergie de stockage, et que la puissance est mesurée en kilowatts. Le rapport de l'énergie à la puissance est très différente pour des applications différentes, et les batteries traditionnelles sont très limitées dans la gamme de ce rapport peuvent venir avec. Ainsi, par exemple, avez-vous déjà eu une voiture qui ne démarre pas, et vous vilebrequins et coudés le démarreur jusqu'à ce que la batterie est morte?
CURWOOD: Hummm. C'est le moment de l'année.
CURWOOD: En d'autres termes, le problème fondamental est que vous avez besoin des batteries qui peuvent durer très longtemps, et les batteries d'aujourd'hui ne sont pas conçus pour le faire.
AZIZ: C'est vrai.
batterie méga-flow organique dans le laboratoire SEAS Harvard. (Photo par Eliza Grinnell, Harvard School of Sciences appliquées et génie)
CURWOOD: Donc, votre équipe a créé ce qu'on appelle les batteries Megaflow organiques. Qu'est-ce que cela veut dire exactement? Biologique. Est-ce bon pour vous de manger?
AZIZ: Il s'avère que les molécules que nous utilisons sont très, très proche d'une molécule trouvée dans la rhubarbe. Les produits chimiques sont vos légumes verts. vous les mangez tous les jours. La batterie de débit est un concept différent.
CURWOOD: Qu'est-ce qu'une batterie de débit?
AZIZ: La batterie de débit est différent d'une batterie d'électrode solide traditionnelle car elle stocke l'énergie à l'extérieur du réservoir de la batterie elle-même dans des réservoirs de stockage pleins de fluides. Il est un peu comme une pile à combustible. Dans une pile à combustible de stocker l'énergie en dehors de la pile à combustible lui-même, pour une voiture à pile à combustible, il serait l'hydrogène et de l'air. Lorsque vous voulez l'électricité, vous coulez ces produits chimiques dans la cellule au-delà des électrodes où ils sont convertis en produits chimiques de faible énergie et ils dégagez l'énergie sous forme d'électricité, et vous avez épuisé le faible produit énergétique. Mais pour une batterie de flux, vous ne pouvez pas épuiser le produit, vous avez à les contenir donc quand il est temps de recharger la batterie, vous coulez ces produits chimiques de ce produit dans la cellule, conduire en électricité et de convertir ces produits chimiques de retour à les produits chimiques de haute énergie d'origine que vous avez commencé. Maintenant, vous avez une batterie.
CURWOOD: Donc, une batterie de flux. il pourrait être de toute taille que vous voulez. Si vous stockez l'énergie dans un réservoir séparé d'où les électrodes sont réunis, plus le réservoir, plus d'énergie que vous pouvez stocker.
AZIZ: C'est tout à fait exact. Vous pouvez concevoir les électrodes pour vous donner la puissance dont vous avez besoin, et vous pouvez obtenir arbitrairement grandes quantités d'énergie d'un peu plus gros et plus grands réservoirs pleins de produits chimiques, et qui est potentiellement une façon beaucoup moins cher de stocker de grandes quantités d'énergie que l'empilage de toute banques de batteries d'électrodes solides.
CURWOOD: Donc, il y a quelques batteries à flux déjà en activité des centrales électriques là, à grande échelle si je comprends bien. Comment est-ce correct?
AZIZ: C'est vrai. Il y a plusieurs différents types de batteries de flux qui sont en cours d'élaboration. L'énergie stocke les plus avancés dans le commerce sous la forme d'ions de vanadium dans une solution aqueuse, et le problème qui est le vanadium est un métal rare et cher.
(Photo: Eliza Grinnell, École des sciences appliquées et génie Harvard)
CURWOOD: Mais vous n'utilisez pas Vanadium. Vous utilisez quelque chose qui, eh bien, vous trouverez dans les aliments.
AZIZ: En fait, je remarque que d'autres groupes ont fait des progrès sur la conception de piles à combustible utilisant organiques, et nous avons donc commencé à chercher des molécules organiques qui pourraient bien fonctionner dans une batterie de flux. Nous avons remarqué que cette classe de molécules en chlorophylle appelée quinones. Quand ils sont en chlorophylle lors de la photosynthèse, ils Alternez entre formes oxydées et réduites encore et encore, sans aucun signe de dégradation, et c'est exactement la fonctionnalité que nous voulons dans une batterie. Nous les avons donc modifié pour les rendre très solubles dans l'eau, et les mettre dans une batterie de flux, et il fonctionne. La performance est formidable. Après une demi-année à cela, la performance rivalise celle de Vanadium. Nous avons pas eu la chance d'optimiser encore rien, donc nous pensons que nous avons beaucoup de place à l'amélioration qui nous attend.
CURWOOD: Donc, une partie de votre sauce secrète est que vous imiter la nature.
AZIZ: C'est vrai. Nous constatons que la nature a appris à faire des choses vraiment bien, et dans ce cas va entre les états oxydé et réduit encore et encore sans dégrader est la nature quelque chose compris comment faire pour rendre le travail de la photosynthèse nous avons donc adopté maintenant dans une batterie.
CURWOOD: Donc, ces quinones sont vraiment abondants. vous pouvez le trouver dans la rhubarbe, hein?
AZIZ: Il y a une quinone dans la rhubarbe qui est si, si près des molécules que nous avons fait dans notre première quinone batterie de flux que certaines personnes appellent une batterie de rhubarbe. En ce moment, ce que nous avons vient du pétrole brut, car il est très pas cher et la chose la plus importante est d'obtenir le stockage d'être pas cher ou bien il ne peut pas être utile. En fin de compte, si nous pouvons l'obtenir de la rhubarbe qui serait un bonus supplémentaire.
CURWOOD: Que cela ressemblerait-il, par exemple, installé dans mon sous-sol pour soutenir la maison des cellules solaires?
AZIZ: Ce serait une unité de conversion de puissance qui ressemblerait à une machine électrique, et il serait relié à deux réservoirs de stockage, un pour l'électrolyte positif et un pour l'électrolyte négatif. La séparation de la cette façon positive et négative est une caractéristique de sécurité des batteries de flux que vous ne pouvez pas obtenir dans les batteries d'électrodes solides comme lithium-ion. Là, le sont tous mélangés positifs et négatifs ensemble dans la même cellule.
CURWOOD: Donc, les deux réservoirs rend plus sûr?
AZIZ: Les deux réservoirs rendent plus sûr parce que les produits chimiques ne peuvent pas mélanger tous ensemble à la fois et vous donner une décharge catastrophique comme vous pouvez obtenir dans les batteries au lithium-ion par exemple.
CURWOOD: Et ces deux réservoirs seraient pas plus que, disons, un réservoir d'huile typique ou quelque chose?
AZIZ: C'est vrai. Pour un ensemble typique de panneaux solaires sur le toit de votre, vous auriez deux réservoirs, le volume total dont serait la taille d'une maison réservoir de stockage d'huile de chauffage au sous-sol.
CURWOOD: Dans quelle mesure vous sentez-vous votre développement pourrait vraiment révolutionner notre utilisation de l'énergie solaire et éolienne?
AZIZ: La façon dont je le vois, le plus gros problème en nous obtenons la plupart de notre électricité à partir du vent et du soleil est leur intermittences. Nous avons besoin d'une batterie qui peut stocker de manière sûre et rentable de grandes quantités d'énergie électrique, et cela a un changement de combat de pouvoir le faire.
CURWOOD: Michael Aziz est professeur des matériaux et technologies de l'énergie à l'école de Harvard de génie et sciences appliquées. Merci beaucoup d'être venu.
AZIZ: Avec plaisir.