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Jenseits von Lithium-Ionen: ARPA-E platziert Wetten auf neuartige Energiespeicher
Es ist noch zu früh, um zu sagen, ob die ARPA-E-Agentur des Energieministeriums einen technologischen Homerun erreicht hat, aber die von ihr finanzierte Forschung ist es wert, genau zu verfolgen.
ARPA-E kündigte gestern 130 Millionen US-Dollar für 66 Zuschüsse an, die das Potenzial für einen Wandel im Energiebereich haben. Es gibt tatsächlich einige kühne Ideen auf der Liste, wie zum Beispiel Windturbinen aus Stoff und ein schwingender Unterwasserflügel, der Energie aus Gezeiten und Flüssen bezieht. Im Wechsel in diesem Jahr konzentrieren sich viele Projekte auf die Nutzung des reichlich vorhandenen Erdgases in den USA (Siehe vollständige Liste hier und Kevin Bullis’ Auswahl an herausragenden Projekten hier).
Aber wie bei früheren Förderprogrammen steht die Energiespeicherung ganz oben auf der Prioritätenliste von ARPA-E, wobei etwa 20 Projekte in diesem Bereich finanziert werden, von denen einige nur eine halbe Million Dollar betragen. Das Unternehmen, das den größten Zuschuss erhielt, ist die PolyPlus Battery Company, die diesen Sommer ebenfalls 9 Millionen US-Dollar vom Advanced Manufacturing Office des DOE erhielt. Das ARPA-E-Geld, das sowohl für PolyPlus Battery als auch für Johnson Controls gilt, soll eine wässrige wiederaufladbare Lithium-Schwefel-Batterie entwickeln, die eine bessere Energiedichte verspricht als die heutigen Lithium-Ionen-Batterien.
Das Stichwort dort ist wässrig, sagt wissenschaftlicher Mitarbeiter Thomas Conry von PolyPlus Battery. In den letzten 30 Jahren blieben herkömmliche nichtwässrige Li-S-Batterien im Labor hängen und konnten nicht in die kommerzielle Realität übergehen. PolyPlus hat Durchbrüche in der Chemie erzielt, die viele der Hürden lösen.
Das Unternehmen entwickelt zunächst eine Lithium-Seewasser-Batterie und wiederaufladbare Lithium-Luft-Batterien. Kernstück aller geplanten Batterien ist eine wasserundurchlässige Keramikmembran, die Lithium-Ionen durchlässt. Der Fertigungszuschuss konzentriert sich auf Methoden zur Herstellung dieser und anderer Komponenten in großem Maßstab, sagt Conry. (Siehe, Batteriedurchbruch? Sie brauchen Freunde in der Fertigung.)
Ein anderes Unternehmen, Vorbeck Materials, erhielt einen Zuschuss in Höhe von 1,5 Millionen US-Dollar für eine Lithium-Schwefel-Batterie, die die Energiedichte und Ladezeit heutiger Batterien verbessern würde. Sharp Laboratories of America erhielt unterdessen 2,9 Millionen US-Dollar für eine Natriumionenbatterie, von der sie hofft, dass sie die Kosten für die Netzspeicherung drastisch senken wird.
Außerdem wurden Stipendien für Brennstoffzellen, Durchflussbatterien und die Forschung zu thermischen Speichern vergeben. NREL zum Beispiel erhielt einen Zuschuss für die Entwicklung eines Systems zur Umwandlung von Wärme aus konzentriertem Sonnenlicht in Elektrizität unter Verwendung thermoelektrischer Materialien. Typischerweise zielen ARPA-E-Projekte, die ein hohes Risiko darstellen, darauf ab, innerhalb von zwei oder drei Jahren einen Prototyp zu produzieren, mit der Hoffnung, dass ein Produkt dann kommerzialisiert werden kann.
Es ist bekannt, dass Innovationen bei Energiespeichern und Batterien Jahre dauern (siehe Toyota Plugs Away at the Next-Gen Electric-Car Battery ). Und wie Ihnen die meisten Energieunternehmer sagen werden, ist es angesichts der langen Entwicklungszeiten und -kosten schwierig, Venture Capital-Startkapital für alles, was mit neuen Arten von Energiespeichern zu tun hat, zu erhalten. In diesem Sinne ist das Zuschussgeld von ARPA-E – eines der wenigen staatlichen Energieprogramme, das im Allgemeinen von beiden Parteien unterstützt wird – von entscheidender Bedeutung, um zu untersuchen, welche Speichertechnologien das Potenzial haben, die heutigen Produkte erfolgreich zu machen.