Americké ministerstvo energetiky (DoE) vyčlenilo 125 milionů dolarů na financování dvou týmů v rámci Centra energetických inovací, které budou iniciovat další vlnu vývoje technologie baterií. Tuto iniciativu, jejímž cílem je zlepšit současná omezení lithium-iontových baterií, vede Argonne National Laboratory a Stanfordská univerzita. Tento krok odráží společné úsilí o urychlení dekarbonizace dopravy a posílení integrace čisté energie do elektrické sítě.
Oznámení o financování, podrobně popsané ve zprávě ministerstva energetiky USA (DoE), zdůrazňuje naléhavou potřebu pokročilých řešení pro ukládání energie, která by reagovala na rostoucí poptávku po bezpečnějších, efektivnějších a nákladově efektivnějších technologiích baterií. Nově vznikající aplikace, zejména v dopravě a ukládání energie do sítě, vyžadují vyšší kapacity pro ukládání energie, vylepšená bezpečnostní opatření a diverzifikaci surovin používaných při výrobě baterií, aby se zmírnila rizika v dodavatelském řetězci.
Aliance pro výzkum skladování energie (ESRA)
Aliance pro výzkum ukládání energie (ESRA), v jejímž čele stojí Národní laboratoř Argonne, sdružuje přibližně 50 výzkumníků ze tří národních laboratoří a 12 univerzit. Jejich posláním je zkoumat základy baterií s cílem řešit aktuální problémy, včetně bezpečnosti, vysoké hustoty energie a vývoje baterií s dlouhou životností z snadno dostupných a levných materiálů.
Hlavním cílem ESRA je posouvat hranice vědy o skladování energie a podporovat technologické inovace, které posilují konkurenceschopnost americké ekonomiky.
Shirley Meng, ředitelka ESRA, zdůraznila naléhavou potřebu vysoce výkonných, nízkonákladových a udržitelných zařízení pro ukládání energie ve snaze o hlubokou dekarbonizaci těžké dopravy a elektrické sítě. Meng, která je také hlavní vědeckou pracovnicí v Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science a profesorkou na Pritzker School of Molecular Engineering University of Chicago, zdůraznila, že překonání možností současné lithium-iontové technologie vyžaduje průlomový výzkum založený na základní vědě. Řekla: „Poptávka po vysoce výkonných, nízkonákladových a udržitelných zařízeních pro ukládání energie roste, zejména po těch, která mají potenciál hluboce dekarbonizovat těžkou dopravu a elektrickou síť.“
Bryan McCloskey, zástupce ředitele ESRA pro vědecké záměry a fakultní inženýr v Berkeley Lab, dodal, že cílem ESRA je podporovat ekosystém, který napomáhá rychlým inovacím a snižuje prodlevu mezi základním objevem a nasazením technologií. Zásadní součástí strategie ESRA je školení rozmanité, budoucí pracovní síly vybavené pro nadcházející požadavky výroby prostřednictvím partnerství s průmyslem, akademickou obcí a vládou. Řekl: „ESRA vytváří výzkumný ekosystém pro ukládání energie s cílem rychle inovovat, zkrátit dobu mezi základním objevem a vývojem technologií a vyškolit pracovní sílu nové generace.“
Koalice, která zahrnuje mimo jiné instituce jako Kolumbijská univerzita, MIT a Michiganská univerzita, se bude aktivně podílet na všech aspektech vědeckého výzkumu, správy a strategického rozvoje.
Konsorcium pro vodné baterie (ABC)
Stanfordská univerzita zároveň vede konsorcium Aqueous Battery Consortium (ABC), které se zaměřuje na vývoj nové vodné baterie, jež slibuje být ekologicky bezpečné a nákladově efektivní. Tato nová technologie baterií, u níž se očekává vyšší energetická hustota než u současných olověných baterií a potenciálně bude stát jen desetinu současných lithium-iontových baterií, si klade za cíl překonat dlouhodobé problémy, jako je nízké napětí, energetická hustota a koroze.
Linda Nazarová, hlavní vědecká pracovnice projektu a profesorka na University of Waterloo, poukázala na přetrvávající překážky, kterým čelí vývoj vodných baterií, včetně koroze materiálu a selhání článků v praktických podmínkách. „Překážky bránící takové nové vodné baterii brzdily vynálezce po celá léta,“ poznamenala.
Yi Cui, ředitel projektu a profesor na Stanfordské univerzitě, zdůraznil nezbytnost vytvoření cenově dostupných řešení pro ukládání energie v rozvodné síti, která by byla schopna spolehlivého dlouhodobého provozu, zejména v době, kdy dominují přerušované obnovitelné zdroje energie, jako je solární a větrná energie.
Konsorcium pro vodné baterie, spravované Precourtovým institutem pro energii při Stanfordské univerzitě, sdružuje 31 předních vědců, inženýrů a fyziků v oblasti baterií z institucí z celé Severní Ameriky, včetně SLAC, několika kampusů Kalifornské univerzity, Státní univerzity v Severní Karolíně a výzkumných laboratoří americké armády a námořnictva. Jejich společné úsilí bude zahrnovat návrh a syntézu materiálů, teorii a simulaci a charakterizaci prototypů zařízení.
Výzkumné týmy budou zkoumat různé aspekty technologie baterií, včetně elektrolytu, materiálů elektrod a celkové architektury zařízení, s vizí vyrábět baterie, které nejen efektivně fungují, ale také se rychle nabíjejí a vybíjejí a zároveň jsou ekonomicky životaschopné.
Přidělení 125 milionů dolarů ministerstvem energetiky, které bude rovnoměrně rozděleno mezi obě centra po dobu až pěti let, stanoví robustní rámec pro transformační výzkum v oblasti skladování energie.
