食卓塩と水電池：エネルギー貯蔵の革命？
The Table Salt and Water Battery: The Revolution of Energy Storage?
By Mauro Mereu
https://innovationorigins.com/ 2023.05.31
持続可能性 － AQUABATTERYの電池技術は、水と食塩を使用してエネルギーを安全に蓄えることができる。我々は彼等の新しい生産施設のオープンを訪問した。
大きなタンク、たっぷりの水、そして豊富な食卓塩。それは近所全体の食事を作るのに必要な材料や道具の始まりではなく、ソーラーパネルからのエネルギーを蓄える安全で効率的な電池を作るために必要なものである。しかし、DIYには手を出さないで下さい。これらのオランダの会社はよく知っている。
2014年に設立されたAQUABATTERYは、海水中に再生可能エネルギーを蓄える電池を開発した。このようにして、安価で持続可能で広く入手可能な食塩や水などの材料を利用して、電力隠しが安全になる。リチウム・イオン電池は過熱すると発火する可能性がある。これらの利点により、長期かつ大規模なエネルギー貯蔵が保証され、この技術は再生可能エネルギーの貯蔵に適している。
同社は最初のモジュールを製造し、最初のメガワット規模の電池を納入するために、Alphen aan de Rhijn (オランダ)に新しい施設を開設した。欧州イノベーション評議会によって「ヨーロッパの画期的な技術と革新的なイノベーションの1つ」と称されるAQUABATTERYは、システムの拡張に取り組んでいる。彼等は10 kWのパワーモジュールを開発し、今後数年間で100 kWと300 kWにアップグレードすることを目指している。
「この瞬間を迎えることができてとても興奮している。」と同社のCEOのJiajun Cen
は誇らしげに語る。「我々のアイデアは単純であるが、その背後にある技術は非常に複雑である。しかし、それを機能させ、経済的に利用できるようにすることが、我々の途中の主な課題はであった。」
生体細胞を模倣する
定置型蓄電池は膜スタックを内蔵したパワーモジュールと水タンクからなる蓄電ユニットの2つのユニットから構成される。充電プロセス中、塩水は膜を通って流れ、酸と塩基に分離され、それぞれが別々のタンクで終わり、それによってエネルギーが蓄えられる。電池を放電する時、2つの流れが結合されて再び膜を通過し、再生可能電力が生成される。
「塩勾配(2つの流体の塩濃度の違いから精製されるエネルギー)があると、エネルギーの潜在的な差が生じる。」とAQUABATTERYの創設者であるEmil Goosenは説明する。膜の積み重ねは、生物学的な細胞膜の働きを模倣する。「このプロセスは、水と塩のバランスを保つ活発な塩の移動を再現する。スポーツをしたり、沢山飲酒した後はバランスを快復する必要があり、一部の細胞が血流から特定の塩イオンを取り出す。」と彼は明言する。
さらに、貯蔵容量と電力は拡張可能であり、8～100時間の長期間のエネルギー貯蔵が可能である。「貯水池のサイズと水の量が増えると、貯蔵期間が長くなる。」とGoosenは強調する。「そのため、当社の電源モジュールとさまざまなサイズの水タンクを組み合わせて、各用途と必要な保管時間に合わせて柔軟に対応できるようにしている。」とCenは付け加える。
フロー電池
塩電池はフロー電池のカテゴリーに分類される。フロー電池はイオン交換を可能にする膜によって分離された2つの液体が電気化学反応を起こす電池である。AQUABATTERYのシステムは、配管で貯水池に接続された40フィートの海上コンテナに膜スタックを配置することを特徴としている。したがって、太陽光発電所や風力発電所からの余剰電力を貯蔵するなどの定置型用途に適応している。
「EUの主要な研究およびイノベーション資金提供プログラムの1つであるHorizon Europeの計画では、リチウム電池については何百回も言及され、フロー電池についてはおそらく2回言及された。」とKees van de Kerkは述べている。彼はフロー電池ヨーロッパの社長である。この統括組織には、EU内のいくつかのフロー電池関係者が集まり、過去数年間、これらの技術の可能性を促進し、紹介するキャンペーンを行ってきた。
電池分野には多くの技術的選択肢があるが、フロー電池は2種類の用途に最適である。「高サイクル用途－性能を損なうことなく数千サイクル使用可能－と長期保存用途が2つのスイート・スポットである。さらに、固定蓄電の重要性が高まっており、技術を拡張するプロジェクトを開始するには資金が必要である。」と彼は言う。
「素晴しい」解決策
Goosenの意見では、エクセレンス戦略に関してEUから「前向きなシグナル」が出て来ているという。「EUは再生可能エネルギーで稼働するエネルギー・システムの柔軟性を高めるために、さまざまな関係者と協力しているようである。」彼の唯一の関心事は、その技術を十分に早く市場に投入することである。
移行を実現するにあたり、Cenはチームの「内発的動機」と持続可能性への取り組みを強調する。「彼等のコンセプトで私が最も気に入っているのは、記憶媒体である。ほとんどのフロー電池会社は安定しているため金属であるバナジウムを使用しているが、塩と水だけで貯蔵システムを構築するのは素晴しいことである。とvan de Kerkは言う。
努力
この点に到達するために、AQUABATTERYはほぼ10年間取り組んできた。ガレージ・ボックスからの最初の実験から、これらのアイデアのために数え切れないほどの研究と実験が費やされた。新しい会社の生産スペースでは、いくつかのプロトタイプが取り組みの具体的なタイムラインを提供する。
最初のコンセプトは、淡水と海水による充放電であった。淡水と海水による充放電であった。その後、同社は性能を向上させるために現在の酸ベースの解決策に移行し、さまざまな膜スタックの実験を開始した。2017年、AQUQBATTERYはデルフト工科大学のグリー・ビレッジに最初の試験運用施設を設置した。3年後、電池はイタリアのバンテレリア島に旅行し、地元の発電所でテストされた。これは根本的に改良された技術であり、出力とエネルギー密度が10向上した。昨年、これらのシステムはオランダの町ホリンチェムの下水処理場でテストされた。これらの下水処理場では、ソーラーパークで自家発電した再生可能電力を使用している。
AQUABATTERYの創設者にとって、最高の状況はまだ到来していない。再生可能エネルギーの拡大により、彼等は自社製品をさまざまなユーザーに提供できると予測している。「まずは産業用および商業用途を目標としている。企業はソーラーパネルの設置が義務付けられるため、電力の生産と消費を効率的に管理するために長期間のエネルギー貯蔵が必要になる。将来的には、蓄電池と太陽光発電施設や風力発電所に設置して緩衝することを考えている。」とCenは結論付けた。
