Embora existam muitas maneiras pelas quais a atividade humana provocou as mudanças climáticas, fontes globais de geração de eletricidade estão entre os principais culpados. Apesar dos pequenos aumentos no fornecimento de energia eólica e solar, ainda não atingimos um ponto em que sejamos capazes de desalojar os combustíveis fósseis que estão enraizados no cabaz energético de muitos países.

Mas por que isso ainda acontece?

Uma vez que as fontes renováveis ​​fornecem um fornecimento intermitente de energia, também precisamos de uma forma de armazenar esta energia para satisfazer a procura da rede quando o sol não brilha ou o vento não sopra. Este é um grande desafio, uma vez que a mudança para energias renováveis ​​também exige o estabelecimento de sistemas de armazenamento de energia duradouros, seguros e acessíveis. Como tal, encontrar uma bateria barata, segura e alternativa ao lítio é a chave para avançar para um setor de energia totalmente renovável.

Além das baterias de íon de lítio

Tal como acontece com os veículos elétricos, as baterias de iões de lítio tornaram-se uma opção popular para a rede, pois oferecem uma solução modular de alta densidade energética para armazenamento de energia. Mas a utilização de baterias de iões de lítio também trouxe consigo os seus próprios desafios com o elevado custo dos materiais, o risco de incêndio e explosão e a falta de práticas de reciclagem que limitam a adoção generalizada de baterias de iões de lítio para a rede.

Uma opção incrivelmente promissora para substituir o lítio no armazenamento de energia em escala de rede é o bateria recarregável de íon de zinco. Emergindo apenas nos últimos 10 anos, as baterias de íon-zinco oferecem muitas vantagens em relação ao lítio. Estes incluem custos de materiais mais baratos, maior segurança e opções de reciclagem mais fáceis.

Com potencial de armazenamento de energia à escala da rede a um custo consideravelmente mais barato — e níveis mais elevados de segurança — a comercialização generalizada de baterias de iões de zinco poderia ser exactamente o que é necessário para integrar as energias renováveis ​​nas infra-estruturas energéticas no Canadá e noutros países.

O custo de uma bateria

Para que o Canadá alcance as metas de descarbonização estabelecidas no Acordo Canadense Lei de Responsabilidade sobre Emissões Líquidas Zero, incluindo uma rede alimentada por 90% de eletricidade renovável, a implantação de baterias de iões de zinco será crucial.

Estudos demonstraram que para que as energias renováveis ​​se tornem a fonte de 90 a 95 por cento de toda a electricidade, o custo do armazenamento de energia deve ser inferior a US$ 150/kWh. Os sistemas modernos de íons de lítio são ainda está em torno de US$ 350/kWh. Em parte, isso se deve aos altos custos de fabricação e à dependência de matérias-primas caras para atingir a alta densidade energética necessária para veículos elétricos modernos.

As baterias de íons de zinco, por outro lado, poderiam resolver os problemas de custo e abundância. O uso de materiais abundantes e baratos, como zinco e manganês, não apenas torna sua produção mais barata, mas também reduz o risco de interrupções na cadeia de fornecimento ou escassez de materiais que afetam materiais de íons de lítio, como lítio e cobalto.

A produção anual de zinco globalmente é mais de 100 vezes maior que o lítio. Sem contar que prevê-se que a demanda por lítio e cobalto supere a oferta na próxima década.

O zinco é uma opção mais segura

Com o rigorosos padrões de segurança sendo criados para baterias usadas em residências, fábricas ou na rede elétrica, a segurança é fundamental para que o público as adote. Desta forma, as baterias de iões de zinco oferecem ainda mais vantagens.

A eletrólito à base de solvente inflamável e tóxico de baterias de íon de lítio é substituído por uma alternativa à base de água, eliminando o risco de incêndio e explosão.

Por outro lado, o descarte seguro de baterias de íons de lítio também pode ser uma tarefa difícil, pois contêm compostos tóxicos. A reciclagem destas baterias é atualmente economicamente inviável devido aos elevados custos levando a que um grande número de células gastas acabem em aterros sanitários.

Felizmente, baterias de íon de zinco simplificam o tratamento de fim de vida. O eletrólito aquoso e não tóxico usado nas baterias de íon de zinco significa que métodos bem estabelecidos, como aqueles para descarte de baterias de chumbo-ácido pode ser usado. Além disso, o ânodo metálico de zinco poderia ser facilmente reutilizado em baterias novas.

O futuro do armazenamento de energia

Para atingir o seu objectivo de 90% de energia renovável até 2030, o Canadá deve procurar alternativas às baterias de iões de lítio para permitir a descarbonização do seu sector energético. Aproveitando o custo, a abundância e os benefícios de segurança das baterias de iões de zinco, o Canadá pode acelerar a integração da energia eólica e solar em todo o país.

As baterias de íons de zinco apoiam as metas de descarbonização do Canadá e são uma oportunidade de capitalizar um mercado de baterias em rápida expansão. Embora as baterias de iões de zinco sejam uma tecnologia relativamente nova, o seu potencial para apoiar o armazenamento de energia à escala da rede no Canadá e em todo o mundo não pode ser subestimado.

Com a ajuda da pesquisa e produção canadenses, incluindo esforços de Universidade McMaster e Dartmouth, NS Saliente Energia Inc., a integração de baterias de iões de zinco poderá tornar-se uma realidade nos próximos anos, estabelecendo o Canadá como líder da indústria.

Sobre o autor

Tempestade William D Gourley, Doutorando, Engenharia Química, Universidade McMaster e Drew Higgins, Professor Assistente, Departamento de Engenharia Química, Universidade McMaster

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.