未来的电池将如何拯救人类文明

SAP数字期货:未来电池如何拯救文明

人类的未来很可能取决于我们是否有能力尽快摆脱污染环境且日益减少的化石燃料供应。为了引导我们和我们的星球朝着正确的方向前进,我们必须找到另一种方法来满足我们文明对可靠能源供应的需求。

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核能可能是近期解决方案的一部分,但几个世纪以来管理耗尽的放射性燃料的需要,使得核能与它所取代的化石燃料一样存在环境问题。在最好的情况下,我们应该只把它视为通向更可持续的力量形式的桥梁。

对人类来说幸运的是,可再生能源最终变得具有竞争力。不过,要让它真正成为革命性的产品,我们还需要彻底改造一项我们大多数人习以为常的技术:电池。

科学家、从公用事业、能源到汽车等行业的行业参与者,以及风险投资家正在投资数十亿美元,以满足我们对电力的永无止境的需求,从口袋里的小玩意到道路上的车辆。有许多令人印象深刻的进展正在进行中,涉及到远至碳纳米管到从堆肥堆中提取的电荷。但是,大规模生产世界渴望的廉价、可再生、零碳电池仍面临许多挑战。

太阳能电池板

省电备后用

公用事业公司在任何情况下都有责任在任何时间提供电力。这是建设可再生能源供电的电网面临的主要挑战:你不能在平静的日子里发电,也不能在多云的日子里发电,你也不能在用电高峰时通过调整天气来提高发电量。为了确保我们在后化石燃料时代继续拥有充足、稳定的电力,我们需要通过电网规模的方式储存水电、太阳能和风能,以备日后使用,并将其转移到需要的地方。

目前最常用的可充电电池是锂离子电池。锂离子电池可以将大量的能量打包到一个小而轻的包装中,快速充电,长时间保持充电,并且可以多次充电,直到耗尽。的2019年诺贝尔化学奖表彰了三位科学家,他们在20世纪70年代开发了这项技术,如今为数百万部智能手机和其他设备提供了动力。它们甚至被用来储存能量电网。然而,用电池取代石油和天然气等传统能源的挑战是电池研究和开发受到关注的原因之一近20亿美元2019年的风险投资。

下一代能量储存技术似乎即将突破。请关注这些正在开发中的技术:

早期开发的其他可能性包括用a阻燃固体聚合物;3d打印电池泡沫铜;轻量级的,持久的,小型化,固态氧化物燃料电池;和金纳米线它可以充电20万次而不损失容量。科学家们还发现,他们可以利用堆肥中的废物来发电。微生物燃料电池。”

英国的研究人员甚至利用纳米发电机制造了一款可以自己给电池充电的手机周围的声音-包括对着电话说话人的声音。在开发,可以重新定义我们如何看待能源存储,麻省理工学院的正与意大利跑车制造商兰博基尼构建电动“超级跑车”,甚至没有在传统意义上的电池,因为它可以储存能量的车身,很轻的碳纳米管

屏幕上的电池图像

对电池的潜力充满信心

企业和政府最终都认识到以电网规模储存电力并进行相应投资的潜力。汽车制造商正在设立部门,利用他们在电动汽车上的现有投资,为住宅和商业市场提供储能解决方案。飞机制造商正在试验轻型电池驱动的推进系统。世界各国政府都在推出补贴,鼓励节约成本、颠覆行业的电池创新。例如,南澳大利亚的一个项目在2017年建造了世界上最大的锂离子电池装置,用于存储风能,使用的是埃隆·马斯克(Elon Musk)的特斯拉(Tesla)和法国可再生能源公司Neoen的技术。该项目在2019年底宣布,将从100块扩展到100块150兆瓦

循环商业模式可以重用所有东西,通过智能技术,可以将浪费减少到接近零

电池革命不仅仅是每周给手机充一次电,或者不插电就把电动车开1000英里。而是要促成一场影响深远的全社会变革。开发更好的储存能源方式将创造新的就业机会,不仅是在电池制造商,而且在整个经济中,随着我们重新装备和建设依赖于可再生能源的基础设施。更便宜、更环保的能源将在回收和再利用资源的循环商业模式的增长中发挥重要作用。电网将拥有分散的电力储备,即使它增加了对可再生能源的依赖,它也需要保持弹性。

科学家们说人类造成的气候变化的影响正在加速,因为我们接近一个临界点,它会把我们拖入一个极其不愉快的未来——所以我们需要尽快过渡到一个可持续的、后化石燃料世界。通过让我们更有效地使用电力,更有效地储存电力,下一代电池将不仅仅有助于缓和这种社会转变中不可避免的动荡。我们今天开发的能量储存系统实际上可能包含着人类文明的未来。