Jeftine baterije – tajna je u hrđi

Kad su Billy Woodford i njegovi prijatelji počeli graditi novu vrstu baterije, inspiracija su im bile jednokratne  rukavice za grijanje ruku koje koriste gledatelji na američkim stadionima. Ključni sastojak baterije je – hrđa.

Woodfordov startup Form Energy započeo je poslovanje 2017. s jasnim i ambicioznim ciljem. Baterija je trebala upijati obnovljivu energiju tijekom dana i oslobađati je noću, odnosno nastaviti raditi nakon zalaska sunca i u danima bez vjetra. Litij-ionska baterija, poput onih u električnim vozilima i pametnim telefonima, radila bi, ali nijedno komunalno poduzeće ne može si priuštiti rad te vrste baterije na mreži dulje od nekoliko sati.

Komunalnim službama treba tehnologija koja će biti dovoljno jeftina, a može raditi 100 sati ili više. "Gotovo svaka naša baterija može raditi na mreži koliko god je potrebno", kaže Mateo Jaramillo, koji je prije radio u Tesli, a danas je glavni izvršni direktor Forma (Woodford je glavni tehnološki direktor). "Uvijek se sve svodi na cijenu", ističe Jaramillo.

Billy Woodford

Baterije su notorno komplicirana tehnologija koju je teško svladati. Proces razvoja nove kemije iz laboratorija do komercijalne primjene traje u prosjeku 15 godina. Međutim, Woodford i njegov tim izgradili su svoju bateriju u rekordnom vremenu: trebale su im četiri godine do prototipa i sedam godina do prve komercijalne upotrebe. Njihov proces počinje s jeftinim materijalima i pokazuje da se inovacija može isplatiti u ograničenom vremenu koje imamo za postizanje globalnih klimatskih ciljeva.

Pobjeda željeza

Petorica Formovih suosnivača, među kojima su i Yet-Ming Chiang, Ted Wiley i Marco Ferrara, počeli su svoju priču predlaganjem ideja za materijale, odbacujući većinu čim su se pojavile. Neki su prijedlozi već bili komercijalizirani, poput protočnih baterija koje koriste materijale poput vanadija i velike posude s tekućinom. Ali 100-satna baterija mogla se osloniti samo na vrlo jeftine, široko dostupne elemente, a uži popis se na kraju sveo na željezo i sumpor. Željezo je pobijedilo jer je njime lakše rukovati.

Woodford se zatim okrenuo malo vjerojatnom izvoru inspiracije: jednokratnim grijačima za ruke koje je koristio u hladnim danima dok je odrastao u Pennsylvaniji. Drobljenjem ovih malih vrećica napunjenih kristalima započinje proces hrđanja željeza – ono u biti reagira s kisikom i stvara željezni oksid – što se ubrzava kemikalijama. Reakcija oslobađa energiju u obliku topline. Woodford i Chiang, Formovi znanstveni mozgovi, mislili su da bi s pravom tehnologijom mogli iskoristiti tu reakciju za oslobađanje energije u obliku elektrona.

Jaramillo nije bio optimističan u početku. "Mislio sam da ću pobiti ideju", kaže. "Bolje dokazati da nije dobra odmah u startu nego kasnije."

Pokazalo se da ideja nije loša, naprotiv. Nakon tisuća eksperimenata, Woodfordova zamisao potekla od grijača ruku postala je srce Formove baterije. Tvrtka sa sjedištem u Somervilleu, u Massachusettsu, prikupila je gotovo 900 milijuna dolara, i to velikih igrača poput Breakthrough Energy Venturesa pod vodstvom Billa Gatesa, te sklopila partnerstva s Georgia Powerom, Great River Energyjem i Xcel Energyjem. Slijedi izgradnja pogona za proizvodnju baterija u Zapadnoj Virginiji vrijednog 760 milijuna dolara koji žele završiti do kraja 2024. godine.

Usvajanje Zakona o smanjenju inflacije (IRA) poboljšalo je izglede tvrtke. Značajni američki zakon o klimi uključuje poticaje za razvoj pohrane energije, kao i pomoć za lokalnu proizvodnju i projekte koji služe zajednicama u nepovoljnom položaju – sve te kriterije Form zadovoljava. Američki senator Joe Manchin, demokrat koji je odigrao odlučujuću ulogu u izglasavanju IRA-a, također je iz Zapadne Virginije, koja ulaže 290 milijuna dolara u Formov prvi pogon. Jedan od glavnih investitora Gates lobirao je kod Manchina da glasa za prijedlog zakona.

Brži od rokova

Sve te pozitivne okolnosti ubrzale su procese u Formu. "Malo smo ispred planiranih rokova", kaže Jaramillo.

Za sada, jedino mjesto na kojem možete vidjeti Formove željezne baterije na djelu je centar za testiranje u skladištu u kalifornijskom Berkeleyu. "Ako gledate izvana, to nije neki spektakl", upozorava Jaramillo posjetitelje dok prolazi pored plastične kutije veličine malog hladnjaka. "Ali kako bismo došli do ciljanih troškova kojima težimo, ne možemo si priuštiti i brigu o estetici."

Mateo Jaramillo

No, ako bolje pogledate, moguće je nešto i vidjeti: svaka kutija sadrži crnu tekućinu s mjehurićima. Ono što vidite je proces hrđanja. Kemijski gledano, proces u plastičnim kutijama je miješanje željeza s kisikom kako bi se formirali željezni oksidi (poznatiji kao hrđa) uz proizvodnju električne energije. Proces se može i obrnuti. Uz električnu energiju moguće je opet odvojiti željezo uz oslobađanje kisika. Da nije reverzibilna, bila bi to samo jedna vrlo skupa baterija koja kontinuirano propada.

Kemijska reakcija iza Formova pristupa relativno je jednostavna, ali izrada baterije koja se može puniti ili prazniti stotine puta nije. Hrđa, naprimjer, nije jedinstvena kemikalija, obično je riječ o mješavini željeznih oksida, a pretvaranje svakog od njih natrag u željezo zahtijeva različite uvjete.

Osjetno jeftinije

Neizbježno, postoje i neželjene nuspojave. U jednoj od njih se proizvodi vodik i zahtijeva povremeno dolijevanje vode, dok druga vuče ugljični dioksid iz zraka i tako smanjuje životni vijek baterije. Čak i kada se postigne komercijalna proizvodnja, nema jamstva da će Formova baterija raditi savršeno ili riješiti sve izazove koji dolaze s napuštanjem fosilnih goriva. Tvrtka ima još dvije godine da izgladi nedostatke prije početka komercijalne implementacije.

Od početka je Formov cilj bio izgraditi nešto što bi radilo jednako dobro kao litij-ionska baterija po sedmini cijene (oko 20 dolara po kilovatsatu). Iako će prve baterije koje naprave biti skuplje od toga, i dalje će biti dosta jeftinije od litij-ionskih baterija, posebno kad se u obzir uzme da je litija sve manje, a željeza ima u izobilju. Što više baterija Form napravi, to će one biti jeftinije.

"Prilično je lako napraviti lošu bateriju željezo-zrak", kaže Jaramillo. "Vrlo je teško postići da ta kemija funkcionira na najvišoj razini i uz najnižu cijenu", zaključuje.

 

--- Uz pomoć Christine Driscoll

Trenutno nema komentara za vijest. Ostavite prvi komentar...

Ostavi komentar