Solenergi har alltid ansetts vara en miljövänlig energikälla. Kostnaden för solpaneler och vindkraftverk har sjunkit kraftigt under det senaste decenniet, vilket gör dem alltmer konkurrenskraftiga mot kol och naturgas. Men utvecklingen och inriktningen av batterier som bär el kommer att påverka utvecklingen av detta teknikprojekt.

Nu händer samma sak med batterier, som kommer att göra elfordon billigare och låta nätet lagra överskottsenergi för att tillhandahålla när det behövs. Efterfrågan på batterier inom transportindustrin beräknas växa nästan 40 gånger till 2040, vilket sätter ökande press på råvaruförsörjningskedjan. Ökningen av antalet elfordon över hela världen kommer att öka efterfrågan på el. Tillgången på råmaterial till litiumbatterier kan bli ett problem.

Till skillnad från solpaneler kommer enbart produktionen av nya celler inte att räcka för att säkerställa fortsatta prisfall utan åtgärder för att åtgärda bristen på kritiska råvaror. Litiumbatterier innehåller sällsynta metaller som kobolt, vars pris har fördubblats under de senaste två åren, vilket höjt kostnaderna för batteriproduktion.

Kostnaden för litiumjonbatterier, mätt per genererad kilowattimme el, har sjunkit med 75 procent under de senaste åtta åren. Men stigande priser kommer att sätta ökande press på råvaruförsörjningskedjan. Som ett resultat har biltillverkare vänt sig till litiumbatterier, som använder 75 procent mindre kobolt än nuvarande teknik.

Den goda nyheten är att batteriindustrin inte bara försöker öka batteriernas energilagringskapacitet med samma mängd råvaror, den försöker också gå över till ett rikligt utbud av metaller.

Investerare har hällt pengar i startups som kan utveckla lovande ny batteriteknologi, och företag som vill utveckla lagringsanläggningar för statisk elektricitet överväger också så kallade flödesbatterier, som använder återvinningsbara material som vanadin.

Efter mer än 20 års utveckling har vanadinflödesbatteri blivit en mogen energilagringsteknik. Dess tillämpningsriktning är storskaliga energilagringskraftverk på MWh-nivå av nya energikraftverk och kraftnät. Litiumbatterier är viktiga för powerbanks, de är som skedar och spadar i jämförelse. är oersättliga för varandra. De viktiga konkurrenterna till flödesbatterier av helvanadin är storskaliga energilagringsteknologier som hydraulisk energilagring, lagring av tryckluftsenergi och flödesbatterier för andra system.

Kraftbolag kommer att vända sig till flödesbatterier, som lagrar elektrisk energi i stora, fristående behållare fyllda med en flytande elektrolyt, som sedan pumpas in i batteriet. Sådana batterier kan använda olika råvaror, såsom metallen vanadin som för närvarande används inom stålindustrin.

Fördelen med vanadinbatterier är att de inte tappar laddningen lika snabbt som litiumbatterier (en process som kallas laddningsförfall). Vanadin är också lätt att återvinna.

Jämfört med litiumbatterier har vanadin redoxflödesbatterier tre viktiga fördelar:

Först, bekvämlighet. Ett system kan vara lika stort som ditt kylskåp eller lika stort som en transformatorstation i ditt område. Det finns tillräckligt med el för att driva ditt hem under en dag till ett år, så du kan designa det som du vill.

2. Lång livslängd. Du kanske behöver ett halvt sekel.

3. Bra säkerhet. Det finns inget tryck inför hög ström och överladdning, vilket är ett tabu för litiumbatterier, och det blir ingen brand och explosion alls.

Kina dominerar vanadinproduktionen och står för hälften av det globala utbudet. I takt med att antalet kinesiska batteritillverkare ökar är det troligt att de flesta batterier kommer att tillverkas i Kina under de kommande decennierna. Enligt Benchmark Mineral Intelligence kan hälften av världens batteriproduktion vara i mitt land år 2028.

Om vanadinbatterier används i stor utsträckning i solcellslagringsenheter är det möjligt att använda förnybar energi för att ladda litiumbatterier i elfordon. Det möjliggör också användningen av betydande litiumresurser för batteritillämpningar inom fordons- och elektronikteknik.