Αναπτύσσοντας μπαταρίες φιλικές στο περιβάλλον
Στο Πανεπιστήμιο της Jena στη Γερμανία, το έργο “Μπαταρίες για το Μέλλον” (Batteries for the Future), το οποίο υποστηρίζεται από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης, αναπτύσσει μπαταρίες φιλικές στο περιβάλλον που αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.
Οι μπαταρίες μπορούν να συμβάλουν σημαντικά στην ενεργειακή μετάβαση από τις ορυκτές πηγές ενέργειας στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Συμβάλλουν επίσης στο να γίνει η Ευρώπη πιο ανεξάρτητη και πιο ανθεκτική στον ενεργειακό εφοδιασμό της.
Αυτές οι μπαταρίες περιέχουν οργανικά πολυμερή που μπορούν να αντιμετωπίσουν τις διακυμάνσεις που παρατηρούνται στην παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές λόγω των μεταβαλλόμενων καιρικών συνθηκών. Οι μπαταρίες μπορούν να αποθηκεύσουν σχεδόν τόση ενέργεια ανά κιλό όση και μια μπαταρία λιθίου. Ωστόσο, είναι κατασκευασμένες από υλικά, τα οποία είναι εύκολα διαθέσιμα στην Ευρώπη.
Οι τρέχουσες τεχνολογίες μπαταριών βασίζονται σε σπάνιες, επιβλαβείς ή τοξικές ενώσεις με βάση τα μέταλλα, οι οποίες πρέπει να εξορυχθούν και στη συνέχεια να εισαχθούν από όλο τον κόσμο. Το έργο “Batteries for the Future” στην περιοχή Thüringen της Γερμανίας ξεπερνά αυτό το πρόβλημα αναπτύσσοντας συστήματα ηλεκτροχημικής αποθήκευσης βασισμένα σε φιλικά προς το περιβάλλον οργανικά πολυμερή υλικά που είναι άμεσα διαθέσιμα στην Ευρώπη.
Ο πρωταρχικός στόχος του έργου είναι να βοηθήσει να ξεπεραστούν οι διακυμάνσεις στην παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές – όπως η αιολική και η ηλιακή ενέργεια – αναπτύσσοντας πραγματικά βιώσιμες τεχνολογίες μπαταριών που μπορούν να καλύψουν τη ζήτηση. Επειδή οι τρέχουσες μπαταρίες κατασκευάζονται με κρίσιμα υλικά όπως ο μόλυβδος, το κοβάλτιο και το λίθιο δεν μπορούν πραγματικά να θεωρηθούν βιώσιμες.
Πρωτοποριακή εργασία
Το Κέντρο Ενέργειας και Περιβαλλοντικής Χημείας (CEEC Jena) που εδρεύει στην Jena της Γερμανίας διεξάγει έρευνα για αυτή τη νέα γενιά μπαταριών. Η ομάδα του έργου δημιούργησε με επιτυχία μια μπαταρία οξειδοαναγωγικής ροής χρησιμοποιώντας πολυμερή υλικά ως αντικατάσταση ηλεκτρολυτών βαναδίου υψηλής διαβρωτικότητας.
Για να κατασκευαστεί μια παραδοσιακή μπαταρία οξειδοαναγωγικής ροής, τα άλατα βαναδίου πρέπει να διαλυθούν σε πυκνό θειικό οξύ, ενώ η ανακάλυψη των CEEC προβλέπει τα πολυμερή να διαλύονται σε ένα ουδέτερο υδατικό διάλυμα άλατος. Επιπλέον, η χρήση πολυμερών για την κατασκευή μπαταριών θα εξαλείψει την ανάγκη εισαγωγής βαναδίου, το οποίο εξορύσσεται στην Κίνα, τη Ρωσία και τη Νότια Αφρική.
Η CEEC Jena έχει επίσης αναπτύξει λεπτές, εκτυπώσιμες μπαταρίες φύλλου χρησιμοποιώντας πολυμερή υλικά. Σε ένα περαιτέρω βήμα, η ερευνητική ομάδα διερευνά τρόπους για να κάνει αυτές τις μπαταρίες ηλιακά επαναφορτιζόμενες. Εκτός από ασφαλέστερα, πιο βιώσιμα και φιλικά προς το περιβάλλον, τα πολυμερή υλικά μπορούν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας οικονομικά αποδοτικές τεχνικές, οι οποίες απαιτούν λιγότερη ενέργεια σε σύγκριση με την κατασκευή παραδοσιακών μπαταριών. Επιπλέον, επειδή οι μπαταρίες με βάση πολυμερή δεν χρησιμοποιούν τοξικά ή σπάνια μέταλλα, μπορούν να απορριφθούν και να ανακυκλωθούν με μεγαλύτερη ασφάλεια.
Χτίζοντας στην επιτυχία
Χάρη στην πρόοδο που σημείωσε η CEEC Jena, έχουν δημιουργηθεί πολλά άλλα ερευνητικά έργα με εταιρείες στην περιοχή της Θουριγγίας της Γερμανίας. Επιπλέον, η έρευνα στις μπαταρίες πολυμερών οδήγησε σε ένα επιτυχημένο spin-off που ονομάζεται JenaBatteries. Η εταιρεία εργάζεται για την εμπορευματοποίηση συστημάτων μπαταριών οργανικής οξειδοαναγωγής ροής. Η ίδρυση της spin-off εταιρείας δημιούργησε 10 μόνιμες θέσεις εργασίας. Το ισχυρό χαρτοφυλάκιο IP της JenaBatteries και η μοναδική πρόταση πώλησης βασίζονται στην πρωτοποριακή έρευνα που πραγματοποιήθηκε στο Κέντρο Ενέργειας και Περιβαλλοντικής Χημείας Jena (CEEC Jena) στο Πανεπιστήμιο Friedrich Schiller Jena.
Η JenaBatteries εξελίχθηκε με επιτυχία από μια νεοσύστατη εταιρεία στο πανεπιστήμιο σε μια εταιρεία με 15 υπαλλήλους – κατασκευάζοντας μπαταρίες χωρίς μέταλλο για αποθήκευση ενέργειας μεγάλης κλίμακας. Η CEEC Jena ως σταθερή πηγή καινοτόμων ιδεών ανοίγει το δρόμο για μια ισχυρή βιομηχανία μπαταριών στη Θουριγγία. «Οι καινοτόμες τεχνολογίες μπαταριών που αναπτύχθηκαν στο CEEC Jena εμπνέουν τα μέλη μας στους διάφορους τομείς των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, της αποθήκευσης ενέργειας καθώς και της ενεργειακής απόδοσης και συμβάλλουν στην προώθηση της ενεργειακής μετάβασης τόσο εντός όσο και εκτός της Θουριγγίας. Τα τελευταία χρόνια η πρωτοποριακή εργασία έχει ήδη οδηγήσει στη δημιουργία πολλών θέσεων εργασίας στην περιοχή .
Dr. Norbert Martin, Electrolyte Development, JenaBatteries GmbH .
Συνολικές επενδύσεις και χρηματοδότηση της ΕΕ
Η συνολική επένδυση για το έργο «Μπαταρίες για το Μέλλον» ανέρχεται σε 1.012.121 ευρώ, με το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης της ΕΕ να συνεισφέρει 809.697 ευρώ μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Θουριγγία» για την προγραμματική περίοδο 2014-2020. Η επένδυση εμπίπτει στην προτεραιότητα «οικονομία χαμηλών εκπομπών άνθρακα».
———————————————————————————————————————————————————————————————————————
Developing sustainable, environment-friendly batteries in Jena, Germany
At the University of Jena in Germany, the Batteries for the Future project, which is supported by the European Regional Development Fund, is developing batteries which are buffering electricity produced from renewable energy sources.
These batteries are containing organic polymers that can cope with the fluctuations that result in renewable energy generation due to changing weather conditions. The batteries can store almost as much energy per kgs as a lithium battery. However, they are made of materials, which are easily available in Europe.
The batteries can make an important contribution in the energy transition from fossil energy sources to renewable energy sources. They also contribute to make Europe more independent and resilient in its energy supply.
Current battery technologies rely on rare, harmful or toxic metal-based compounds, which have to be mined and then imported from across the world. The Batteries for the Future project in Germany’s Thüringen region is overcoming this problem by developing electrochemical storage systems based on environmentally friendly organic polymeric materials that are readily available in Europe.
The project’s overarching goal is to help overcome fluctuations in renewable energy power generation – such as wind and solar – by developing truly sustainable battery technologies that can “step-in” to meet demand. Because current batteries are made with critical materials such as lead, cobalt and lithium – they cannot really be considered as sustainable.
Breakthrough work
The Centre for Energy and Environmental Chemistry (CEEC Jena) based in Jena, Germany is conducting research into this new generation of batteries. The project team has successfully created a redox flow battery by using polymer materials as a replacement for highly corrosive vanadium electrolytes.
To make a traditional redox flow battery, vanadium salts have to be dissolved in concentrated sulphuric acid, whereas CEEC’s breakthrough sees polymers dissolved in a neutral aqueous salt solution. In addition, using polymers to make batteries would do away with the need to import vanadium, which is mined in China, Russia and South Africa.
CEEC Jena has also developed thin, printable foil batteries using polymeric materials. In a further step, the research team is investigating ways of making these batteries solar-rechargeable. As well as being safer, more sustainable and kinder to the environment, polymeric materials can be made using cost-efficient techniques, which require less energy compared with the construction of traditional batteries. Moreover, because polymer-based batteries do not use toxic or rare metals, they can be more safely disposed of and recycled.
Building on success
Thanks to progress made by CEEC Jena, several other research projects have been established with companies in the Thuringia region of Germany. In addition, the research into polymer batteries resulted in a successful spin-off called JenaBatteries. The company is working on the commercialisation of -organic redox flow battery systems. Founding the spin-off company created 10 permanent jobs. JenaBatteries‘ strong IP portfolio and unique selling proposition is based upon the pioneering research performed at the Centre for Energy and Environmental Chemistry Jena (CEEC Jena) at the Friedrich Schiller University Jena. JenaBatteries has successfully evolved from a university start-up to a company with 15 employees – building metal-free batteries for large scale energy storage. CEEC Jena as a constant source of innovative ideas paves the way for a strong battery industry in Thuringia. “The innovative battery technologies developed at the CEEC Jena are inspiring our members in the different sectors of renewable energies, energy storage as well as energy efficiency and helps to drive the energy transition both within and from Thuringia. Within the last years the pioneering work at the CEEC Jena has already led to the creation of several jobs in the region. JenaBatteries‘ strong IP portfolio and unique selling proposition is based upon the pioneering research performed at the Centre for Energy and Environmental Chemistry Jena (CEEC Jena) at the Friedrich Schiller University Jena. JenaBatteries has successfully evolved from a university start-up to a company with 15 employees – building metal-free batteries for large scale energy storage. CEEC Jena as a constant source of innovative ideas paves the way for a strong battery industry in Thuringia “, Dr. Norbert Martin, Electrolyte Development, JenaBatteries GmbH.
Total investment and EU funding
Total investment for the project “Batteries for the Future” is EUR 1 012 121, with the EU’s European Regional Development Fund contributing EUR 809 697 through the “Thuringia” Operational Programme for the 2014-2020 programming period. The investment falls under the priority “Low-carbon economy”.
Batteries for the Future project
Watch the latest episode of Smart Regions in English
Αφήστε μια απάντηση