Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ (DoE) έχει διαθέσει 125 εκατομμύρια δολάρια για τη χρηματοδότηση δύο ομάδων του Κόμβου Καινοτομίας Ενέργειας, οι οποίες θα ηγηθούν ενός επόμενου κύματος ανάπτυξης τεχνολογίας μπαταριών. Αυτή η πρωτοβουλία, που στοχεύει στη βελτίωση των τρεχόντων περιορισμών των μπαταριών ιόντων λιθίου, πραγματοποιείται υπό την ηγεσία του Εθνικού Εργαστηρίου Argonne και του Πανεπιστημίου Stanford. Η κίνηση αυτή αντικατοπτρίζει μια συντονισμένη προσπάθεια για την επιτάχυνση της απαλλαγής των μεταφορών από τον άνθρακα και την ενίσχυση της ενσωμάτωσης της καθαρής ενέργειας στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας.
Η ανακοίνωση χρηματοδότησης, η οποία περιγράφεται λεπτομερώς σε ανακοίνωση του Υπουργείου Περιβάλλοντος, υπογραμμίζει την πιεστική ανάγκη για προηγμένες λύσεις αποθήκευσης ενέργειας, ώστε να αντιμετωπιστεί η αυξανόμενη ζήτηση για ασφαλέστερες, πιο αποδοτικές και οικονομικά αποδοτικές τεχνολογίες μπαταριών. Οι αναδυόμενες εφαρμογές, ιδίως στις μεταφορές και την αποθήκευση στο δίκτυο, απαιτούν υψηλότερες δυνατότητες αποθήκευσης ενέργειας, βελτιωμένα μέτρα ασφαλείας και διαφοροποίηση των πρώτων υλών που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή μπαταριών για τον μετριασμό των κινδύνων της εφοδιαστικής αλυσίδας.
Συμμαχία Έρευνας για την Αποθήκευση Ενέργειας (ESRA)
Η Συμμαχία Έρευνας Αποθήκευσης Ενέργειας (ESRA), με επικεφαλής το Εθνικό Εργαστήριο Argonne, συγκεντρώνει περίπου 50 ερευνητές από τρία εθνικά εργαστήρια και 12 πανεπιστήμια. Η αποστολή τους είναι να διερευνήσουν θεμελιωδώς τις επιστήμες των μπαταριών για να αντιμετωπίσουν τις επικρατούσες προκλήσεις, όπως η ασφάλεια, η υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και η ανάπτυξη μπαταριών μακράς διαρκείας από άμεσα διαθέσιμα και φθηνά υλικά.
Η κύρια φιλοδοξία του ESRA είναι να διευρύνει τα όρια της επιστήμης αποθήκευσης ενέργειας, ενθαρρύνοντας την τεχνολογική καινοτομία που ενισχύει την ανταγωνιστικότητα της οικονομίας των ΗΠΑ.
Η Shirley Meng, Διευθύντρια της ESRA, τόνισε την επείγουσα ανάγκη για συσκευές αποθήκευσης ενέργειας υψηλής απόδοσης, χαμηλού κόστους και βιώσιμες, στο πλαίσιο της προσπάθειας για βαθιά απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές των βαρέων μεταφορών και του ηλεκτρικού δικτύου. Η Meng, η οποία είναι επίσης η Επικεφαλής Επιστήμονας στο Συνεργατικό Κέντρο Επιστήμης Αποθήκευσης Ενέργειας Argonne και καθηγήτρια στη Σχολή Μοριακής Μηχανικής Pritzker του Πανεπιστημίου του Σικάγο, τόνισε ότι η υπέρβαση των δυνατοτήτων της τρέχουσας τεχνολογίας ιόντων λιθίου απαιτεί πρωτοποριακή έρευνα που βασίζεται στη βασική επιστήμη. Είπε: «Η ζήτηση για συσκευές αποθήκευσης ενέργειας υψηλής απόδοσης, χαμηλού κόστους και βιώσιμες αυξάνεται, ειδικά εκείνες που έχουν τη δυνατότητα να απανθρακώσουν σε βάθος τις βαριές μεταφορές και το ηλεκτρικό δίκτυο».
Ο Bryan McCloskey, Αναπληρωτής Διευθυντής Επιστημονικών Προοπτικών της ESRA και μηχανικός στο Εργαστήριο Berkeley, πρόσθεσε ότι η ESRA στοχεύει στην προώθηση ενός οικοσυστήματος που ευνοεί την ταχεία καινοτομία, μειώνοντας την καθυστέρηση μεταξύ της βασικής ανακάλυψης και της ανάπτυξης τεχνολογίας. Ένα βασικό στοιχείο της στρατηγικής της ESRA περιλαμβάνει την εκπαίδευση ενός ποικιλόμορφου, μελλοντικού εργατικού δυναμικού εξοπλισμένου για τις επερχόμενες απαιτήσεις παραγωγής μέσω συνεργασιών με τη βιομηχανία, τον ακαδημαϊκό χώρο και την κυβέρνηση. Είπε: «Η ESRA δημιουργεί ένα οικοσύστημα έρευνας για την αποθήκευση ενέργειας με στόχο την ταχεία καινοτομία, τη μείωση του χρόνου μεταξύ της βασικής ανακάλυψης και της ανάπτυξης τεχνολογίας και την εκπαίδευση του εργατικού δυναμικού της επόμενης γενιάς».
Ο συνασπισμός, που περιλαμβάνει ιδρύματα όπως το Πανεπιστήμιο Κολούμπια, το MIT και το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν, μεταξύ άλλων, θα συμμετέχει ενεργά σε όλες τις πτυχές της επιστημονικής έρευνας, της διακυβέρνησης και της στρατηγικής ανάπτυξης.
Κοινοπραξία Υδατικών Μπαταριών (ABC)
Παράλληλα, το Πανεπιστήμιο Στάνφορντ ηγείται της Κοινοπραξίας Υδατικών Μπαταριών (ABC), με επίκεντρο την ανάπτυξη μιας νέας υδατικής μπαταρίας που υπόσχεται να είναι περιβαλλοντικά ασφαλής και οικονομικά αποδοτική. Αυτή η νέα τεχνολογία μπαταριών, η οποία αναμένεται να διαθέτει υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα από τις τρέχουσες μπαταρίες μολύβδου-οξέος και ενδεχομένως να κοστίζει μόλις το ένα δέκατο των σύγχρονων μπαταριών ιόντων λιθίου, στοχεύει στην αντιμετώπιση μακροχρόνιων προκλήσεων όπως η χαμηλή τάση, η ενεργειακή πυκνότητα και η διάβρωση.
Η Λίντα Ναζάρ, επικεφαλής επιστήμονας του έργου και καθηγήτρια στο Πανεπιστήμιο του Γουότερλου, σημείωσε τα επίμονα εμπόδια που αντιμετωπίζει η ανάπτυξη υδατικών μπαταριών, συμπεριλαμβανομένης της διάβρωσης των υλικών και της αστοχίας των στοιχείων υπό πρακτικές συνθήκες. «Τα εμπόδια σε μια τέτοια νέα υδατική μπαταρία έχουν εμποδίσει τους εφευρέτες εδώ και χρόνια», σχολίασε.
Ο Γι Κούι, διευθυντής του έργου και καθηγητής στο Στάνφορντ, τόνισε την επιτακτική ανάγκη δημιουργίας οικονομικά προσιτών λύσεων αποθήκευσης ενέργειας σε κλίμακα δικτύου, ικανών για αξιόπιστη μακροπρόθεσμη λειτουργία, ειδικά σε μια εποχή που κυριαρχείται από διαλείπουσες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όπως η ηλιακή και η αιολική ενέργεια.
Η Κοινοπραξία Υδατικών Μπαταριών, η οποία διοικείται από το Ινστιτούτο Ενέργειας Precourt του Στάνφορντ, συγκεντρώνει 31 κορυφαίους επιστήμονες, μηχανικούς και φυσικούς μπαταριών από ιδρύματα σε όλη τη Βόρεια Αμερική, συμπεριλαμβανομένου του SLAC, αρκετών πανεπιστημιουπόλεων του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, του Κρατικού Πανεπιστημίου της Βόρειας Καρολίνας και των Ερευνητικών Εργαστηρίων του Στρατού και του Ναυτικού των ΗΠΑ. Η συλλογική τους προσπάθεια θα καλύπτει τον σχεδιασμό και τη σύνθεση υλικών, τη θεωρία και την προσομοίωση, καθώς και τον χαρακτηρισμό πρωτότυπων συσκευών.
Οι ερευνητικές ομάδες θα διερευνήσουν διάφορες πτυχές της τεχνολογίας μπαταριών, συμπεριλαμβανομένου του ηλεκτρολύτη, των υλικών των ηλεκτροδίων και της συνολικής αρχιτεκτονικής της συσκευής, με όραμα τη δημιουργία μπαταριών που όχι μόνο θα λειτουργούν αποτελεσματικά, αλλά θα φορτίζουν και θα αποφορτίζονται γρήγορα, ενώ παράλληλα θα είναι οικονομικά βιώσιμες.
Η κατανομή των 125 εκατομμυρίων δολαρίων από το Υπουργείο Περιβάλλοντος, η οποία κατανέμεται εξίσου μεταξύ των δύο κόμβων για διάστημα έως και πέντε ετών, θέτει ένα ισχυρό πλαίσιο για μετασχηματιστική έρευνα στην αποθήκευση ενέργειας.
