Kaip įveikti paslėptą akumuliatoriaus revoliucijos trukdymą

Vien per pastaruosius metus bankrutavus 11 baterijų verslui ir ištrynus daugiau nei 15 milijardų dolerių, akivaizdu, kad kažkas trukdo vystyti kitą didelę energetikos naujovę JAV ir Europoje.

Jei Vakarai nori sukurti automobilius, dronus, robotus ir net energijos tinklą, kuris konkuruotų su pasauliniais ekonominiais konkurentais, jie turi sukurti geresnę akumuliatorių pramonę. Štai kodėl investuotojai nuskandino milijardus dolerių į tokias bendroves kaip „Natron“ ir „Northvolt“ – dvi didžiausios baterijų kūrėjos, kurios praėjusiais metais žlugo.

Dažnas paaiškinimas yra tas, kad šių įmonių sukurta chemija tiesiog neveikė. Tačiau tai iš tikrųjų yra sudėtingas būdas, kaip baterijų technologijos susitinka su netvarkingu, besiplečiančiu tikrųjų gaminių pasauliu, dėl kurio kilo problemų abiejose įmonėse.

Šios problemos sprendimas yra itin svarbus šalims, norinčioms užtikrinti ir savo nacionalinį saugumą, ir ekonominę įtaką XXI amžiuje.

Ekonomistai ir politikos ekspertai laiko baterijas pagrindiniu „elektros kamino“ komponentu. Raktas tiek į karinę sėkmę bepiločių orlaivių karo amžiuje, tiek į pramoninę sėkmę, kai tos pačios technologijos yra labai svarbios skaitmeniniams telefonams, robotams, automobiliams ir viskam kitam.

Suformuluokite neteisingą akumuliatoriaus klausimą

„Proper Voltage“ siūlo skaitmeninį signalo apdorojimą, įtampos valdymo bloką ir prisitaikantį akumuliatoriaus valdymą vienoje sistemoje. Šaltinis: Proper Voltage

Jau kelis dešimtmečius baterijų pramonė užduoda vieną klaidinantį klausimą: kokia chemija laimės? Ar tai bus ličio siera su medžiagų gausa ir akinamu energijos tankiu? Arba natrio jonų su padidintu saugumu ir mažesniu poveikiu aplinkai?

Laboratorijose ir įmonėse visame pasaulyje mokslininkai atsako į šį klausimą. Naujos chemijos atrakina galią, greitį, ilgaamžiškumą ir tvarumą, kurie kažkada priklausė mokslinei fantastikai.

Tačiau išeikite už laboratorijos ir istorija pasikeičia. Šie stebuklai yra nenaudingi, jei jie negali integruotis į realaus pasaulio dronus, robotus, transporto priemones ir vartotojų įrenginius.

Manija pasirinkti vieną „laimėjusią“ chemiją apakino pramonę sunkesniam ir skubesniam klausimui: kaip padaryti, kad kiekviena chemija būtų tinkama naudoti.

Netinkamo ryšio kaina

Pagalvokite apie miestą su puikiai suprojektuotais dangoraižiais, bet be kelių juos sujungti. Tokia yra baterijų pramonė šiandien. Mes švenčiame dangoraižius, chemijos proveržį, nepaisydami infrastruktūros, reikalingos jiems susieti.

Unikalios įtampos chemija reikalauja unikalios integracijos. Tai reiškia, kad visos šios naujos naujovės toli gražu nėra „plug and play“. Chemijos įmonės orientuojasi į fiziką, kad šios technologijos taptų realybe, o visų galutinių pritaikymų numatyti beveik neįmanoma.

Kiekviena chemija sukuria savo integracijos kliūtį, brangiai kainuojantį elektronikos, įkroviklių ir sertifikavimo pertvarkymą. Mokslas apakina; ekonomika žudo svajonę.

Ir tai ne tik inžinerinis nepatogumas. Tai kliūtis viskam, ką žada ateitis. Neišsprendus integracijos, pristatymo bepiločių orlaivių parkai nepakils, duomenų centrai nebus dekarbonizuoti, o miestai ir toliau dūs nuo iškastinio kuro. Be integracijos perspektyviausios pasaulio chemijos pramonės šakos amžinai liks įstrigusios bandomuosiuose projektuose ir baltuosiuose dokumentuose.

Anot Charleso Welcho, mobiliesiems robotams reikia integruoti galią. Šaltinis: Proper Voltage

Jungiamojo audinio permąstymas

Kita baterijų revoliucija nebus kilusi iš kitos chemijos. Tai kils iš naujo mąstymo apie ryšį būdo.

Integracija negali būti pasekma. Tai vienintelis taškas, kuris leis masiškai naudoti įvairias baterijas, kurios bus maitinamos mūsų ateities gaminiais. Pažangios baterijų valdymo sistemos (BMS), nuolatinės srovės konvertavimas, išmanūs valdikliai, dinaminis įtampos derinimas – tai ne tik techniniai patobulinimai. Tai tiltai, leidžiantys rytojaus chemijai pereiti į šiandienos rinkas.

Šis pakeitimas skamba subtiliai, tačiau perrašo masinio įvaikinimo planą. Užuot klausęs: „Kokia chemija laimės? pramonė gali paklausti: „Kaip padaryti, kad kiekviena chemija būtų tinkama naudoti? Atsakymas atvertų pasaulį, kuriame naujos baterijos būtų vertinamos ne tik pagal našumą ar poveikį aplinkai, bet ir pagal jų gebėjimą sklandžiai prisijungti prie visko.

Ateičiai reikalingas akumuliatoriaus lankstumas

Statos negali būti didesnės. Elektrifikacija išlieka geriausiu žmonijos žingsniu į ateitį, išskiriančią mažai anglies dioksido. Naujos kartos chemijos siūlo išsigelbėjimą: daug medžiagų, mažesnį anglies pėdsaką, didesnį našumą. Tačiau šie laimėjimai bus svarbūs tik tuo atveju, jei pirmiausia sieksime lankstumo.

Integracija nėra nuobodi baterijų pasaulio santechnika. Tai revoliucija revoliucijoje. Kaip ir internetas, tyli infrastruktūra nuspręs, ar naujovės klesti, ar miršta.

Jei pavyks tai padaryti teisingai, ateitis ateis ne kaip viena triumfuojanti chemija, o kaip galimybių tinklas. Ir tame tinkle slypi galia mokslinę fantastiką paversti kasdieniu gyvenimu.

Apie autorę

Charlesas Welchas yra „Proper Voltage“ įkūrėjas ir generalinis direktorius, kuris teigė, kad tai daro baterijos geriau integruojant bet kurį baterija chemiją greitai ir efektyviai pritaikyti bet kuriai technologijai. Jis turi daugiau nei dešimtmetį patirties aviacijos ir kosmoso inžinerijos srityje baterija naujovių.

Prieš pradedant tinkamą įtampą, Welchas vadovavo taikomiesiems tyrimams Baterija Grupė Northrop Grumman, kur jis sukūrė pažangiausias energijos sistemas ir 2015 m. pelnė Metų novatorių. Be inžinerijos, Welch prisideda prie laukinės gamtos išsaugojimo, kurdamas pažangias technologijas, padedančias atlikti lauko tyrimus. Beveik septynerius metus jis dirbo San Diego gamtosaugos tyrimų instituto rangovu.