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Das neue Unternehmen eines seriellen Batterieunternehmers geht das größte Problem sauberer Energie an
Das Gründungsteam von Baseload Renewables, darunter Chefwissenschaftler Yet-Ming Chiang (zweiter von rechts).
MIT-Professor Yet-Ming Chiang hat seine neueste Speicherwette gestartet, ein Flow-Batterie-Startup, das erneuerbare Energien direkt konkurrenzfähig mit fossilen Brennstoffen machen soll (siehe 24M’s Batteries Could Better Harness Wind and Solar Power).
Das Ausmaß des Ehrgeizes – und der Herausforderung – des Unternehmens wird bereits im Namen deutlich: Erneuerbare Grundlast . Die erklärte Mission des in Cambridge, Massachusetts, ansässigen Startups ist es, Batterien herzustellen, die in der Lage sind, rund um die Uhr zuverlässigen Netzstrom aus erneuerbaren Quellen zu erzeugen, und die mindestens fünfmal weniger kosten als bei Lithium-Ionen-Batterien.
Das nähert sich dem Preispunkt, an dem die Idee der saisonalen Speicherung wirtschaftlich realisierbar wird – was bedeutet, dass Arrays dieser Batterien in Zeiten der überschüssigen Erzeugung im Sommer genug Solarstrom speichern könnten, um die regionale Nachfrage während des langen, wolkigen Winters weiterhin zu decken, sagt Chiang.
Baseload ist in Engine untergebracht, dem neuen Beschleuniger des MIT, der dem Unternehmen kürzlich fast 2 Millionen US-Dollar an Finanzmitteln zur Verfügung stellte (siehe Entwicklung einer robusten, zeitaufwändigen Technologie? Dieser Investor ist interessiert ).
Baseload liefert zu diesem Zeitpunkt nicht viele technische Details, aber der Schlüssel zu seinen niedrigen Kosten liegt in der Abhängigkeit von Schwefel. Das liegt daran, dass das Material sehr reichlich vorhanden und energiereich ist, sagt Chiang. Tatsächlich ist es ein Abfallprodukt der Öl- und Gasförderung, das nur 10 Cent pro Kilogramm kostet.
'Basierend auf der pro Dollar gespeicherten Ladung war Schwefel um mehr als einen Faktor 10 besser als das nächstbeste', sagt Chiang, ein Professor für Materialwissenschaften, der zuvor die Lithium-Ionen-Batterie-Startups A123 Systems, 24M und drei weitere Startups mitbegründet hat.
Zu den anderen Mitbegründern von Baseload gehören Ted Wiley, zuvor Vizepräsident bei Aquion Energy, sowie Marco Ferrara und Billy Woodford, die beide zuvor mit Chiang bei 24M zusammengearbeitet haben (siehe Why Bad Things Happen to Clean-Energy Startups ).
Bessere, billigere und langlebigere Speichertechnologien sind entscheidend dafür, dass erneuerbare Quellen einen größeren Teil des Energiebedarfs decken und die Treibhausgasemissionen deutlich senken können.
Bei all den hoffnungsvollen Kommentaren und Berichterstattungen über Wind- und Solarpreise, die sich den Preisen für fossile Brennstoffe nähern, ist die Wahrheit ein Vergleich zwischen Äpfeln und Birnen. Da die Sonne nicht immer scheint und der Wind nicht immer weht, können diese Quellen nicht so zuverlässig und flexibel genutzt werden wie Kohle oder Erdgas, es sei denn, sie werden durch Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen unterstützt und durch Demand-Response-Programme ausgeglichen oder Fernübertragungsleitungen oder gepaart mit einer Art reichlicher Speicherung. Die Optionen für letztere beschränken sich im Allgemeinen auf billige Pumpspeicherkraftwerke – die geografisch eng begrenzt sind, da sie zwei Wasserreservoirs erfordern – oder Batterien und ähnliche Technologien, die noch zu teuer oder kurzlebig sind, oder beides.
Die Lithium-Ionen-Batterien, die unsere Smartphones und Elektrofahrzeuge antreiben, werden zunehmend in begrenztem Umfang zum Ausgleich erneuerbarer Energien eingesetzt. Viele Batterieexperten glauben jedoch, dass ihre hohen Kosten und begrenzten Lebenszyklen ihrer Rolle im Netz enge Grenzen setzen.
Flow-Batterien hingegen können mit einem sehr hohen Energie-Leistungs-Verhältnis konstruiert werden, was bedeutet, dass sie viel Energie speichern und über lange Zeiträume liefern können, sagt Michael Aziz, Professor für Materialien und Energie Technologien an der Harvard University.
Die meisten Durchflussbatterien enthalten zwei Tanks mit elektroaktiven Materialien, die in Flüssigkeiten gelöst sind, die als Anolyte und Katholyte bekannt sind. Sie werden in eine zentrale Zelle gepumpt, die durch eine Membran getrennt ist, die für ein gemeinsames Ion durchlässig ist und Atome mit positiver oder negativer Ladung passieren lässt. Dieser Stromfluss lädt wiederum die positiven und negativen Elektroden auf beiden Seiten der Zelle auf.
Im Fall von Baseload scheint der Anolyt eine „Polysulfidlösung“ zu sein, was einfach bedeutet, dass er Ketten von Schwefelatomen enthält, so a Patentanmeldung für „luftatmende wässrige Schwefel-wiederaufladbare Batterien“, die Ende 2016 vom MIT eingereicht wurden. Die Anmeldung listet Chiang als Erfinder auf. Der Katholyt ist ein nicht näher bezeichnetes, in Wasser gelöstes Metallsalz. Es wird „Luftatmung“ genannt, weil im Katholyten während des Ladens Sauerstoff erzeugt und beim Entladen verbraucht wird.
Chiang, der als leitender Wissenschaftler des Unternehmens fungiert, erwartet, dass die Batterien eine Entladedauer von mehreren Tagen oder länger aufweisen und 20 Jahre im Feld halten.
Wir arbeiten immer noch daran, die ideale Chemie für diesen Ansatz auszuwählen, sagt Chiang.
Er sagt, das Unternehmen befinde sich noch in einem frühen Stadium und weist darauf hin, dass es drei bis fünf Jahre dauern könnte, bis es bedeutende Projekte in diesem Bereich gibt. Um dorthin zu gelangen, werden mit ziemlicher Sicherheit mehr als 2 Millionen US-Dollar benötigt, und Chiang sagt, dass das Unternehmen weiterhin nach zusätzlicher Finanzierung sucht.
Seine frühen Forschungen zu diesem Ansatz begannen beim US-Energieministerium Gemeinsames Zentrum für Energiespeicherforschung . George Crabtree, der Direktor des Programms, sagt, Schwefelbatterien könnten schließlich billig und langlebig genug sein, um die Kohlendioxid emittierenden Gasturbinen zu ersetzen, die derzeit gedrosselt werden, wenn Wind- und Solarenergie nachlassen, oder sogar Wasserkraftwerke.
Aziz von Harvard sagt, dass es das erste Speichersystem ist, von dem er gehört hat, dass es auf so lange Entladungsdauern abzielt, anders als Pumpwasserkraftwerke, und dass das Unternehmen anscheinend versucht, auch bei der Preisgestaltung für Kilowattstunden neue Wege zu gehen.
Er sagt, es sei schwierig, die technische Realisierbarkeit ohne zusätzliche Details zu beurteilen, fügt jedoch hinzu, dass Chiangs Erfolgsbilanz als Erfinder und Wissenschaftler darauf hindeutet, dass sich das Unternehmen auf einem vielversprechenden Forschungspfad befindet.
Chiangs früheres Unternehmen A123 war eine frühe Wette auf den Bau von Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge, die breite Aufmerksamkeit in der Presse erregte. Aber das Unternehmen musste 2012 Insolvenz anmelden, nachdem es seine Produktionsanlagen in Erwartung von Geschäften, die nicht kamen, überbaute. Es wurde schließlich von Wanxiang, einem großen chinesischen Autoteilehersteller, gekauft und scheint laut Angaben wieder auf einer soliden finanziellen Grundlage zu stehen einige Berichte . Er bleibt Chefwissenschaftler bei 24M.
Chiang sagt, er habe in seinen früheren Unternehmungen entscheidende Lektionen gelernt, die er auf Baseload Renewables anwenden will. Unter anderem, sagt er, wird das Unternehmen sehr wahrscheinlich versuchen, mit etablierten Herstellern zusammenzuarbeiten, anstatt eigene Fabriken aufzubauen, eine Strategie, die andere Batterieunternehmen wie Aquion und CAMX-Leistung sind auch gekommen, um sich zu umarmen.
Startups sind nicht dafür gerüstet, und Investoren zahlen nicht gerne dafür, sagt Chiang.