Bien que l’activité humaine ait contribué au changement climatique de nombreuses manières, les sources mondiales de production d’électricité sont parmi les principaux coupables. Malgré de légères hausses de l’approvisionnement en énergie éolienne et solaire, nous n’avons pas encore atteint le point où nous sommes capables de déloger les combustibles fossiles qui sont ancrés dans le mix énergétique de nombreux pays.

Mais pourquoi est-ce toujours le cas ?

Étant donné que les sources renouvelables fournissent une alimentation intermittente, nous avons également besoin d’un moyen de stocker cette énergie pour répondre à la demande du réseau lorsque le soleil ne brille pas ou que le vent ne souffle pas. Il s’agit d’un défi majeur, car le passage aux énergies renouvelables nécessite également la mise en place de systèmes de stockage d’énergie durables, sûrs et abordables. En tant que tel, trouver une batterie bon marché, sûre et alternative au lithium est la clé pour faire avancer le secteur de l’énergie entièrement renouvelable.

Au-delà des batteries lithium-ion

Comme pour les véhicules électriques, les batteries lithium-ion sont devenues une option populaire pour le réseau, car elles offrent une solution modulaire à haute densité énergétique pour le stockage de l’énergie. Mais l'utilisation de batteries lithium-ion a également entraîné ses propres défis avec le coût élevé des matériaux, les risques d'incendie et d'explosion et le manque de pratiques de recyclage limitant l'adoption généralisée des batteries lithium-ion pour le réseau.

Une option incroyablement prometteuse pour remplacer le lithium pour le stockage d’énergie à l’échelle du réseau est la batterie rechargeable au zinc-ion. Apparu seulement au cours des 10 dernières années, les batteries zinc-ion offrent de nombreux avantages par rapport au lithium. Ceux-ci incluent des coûts de matériaux moins élevés, une sécurité accrue et des options de recyclage plus faciles.

Avec un potentiel de stockage d’énergie à l’échelle du réseau à un coût considérablement moins élevé – et des niveaux de sécurité plus élevés – la commercialisation généralisée des batteries zinc-ion pourrait être exactement ce qui est nécessaire pour intégrer les énergies renouvelables dans les infrastructures énergétiques au Canada et dans d’autres pays.

Le coût d'une batterie

Pour que le Canada atteigne les objectifs de décarbonisation fixés dans le cadre Loi sur la responsabilité en matière de carboneutralité, y compris un réseau alimenté à 90 pour cent d’électricité renouvelable, le déploiement de batteries zinc-ion sera crucial.

Des études ont montré que pour que les énergies renouvelables deviennent la source de 90 à 95 pour cent de toute l'électricité, le coût du stockage d'énergie doit être inférieur à 150 USD/kWh. Les systèmes lithium-ion modernes sont toujours autour de 350 $ US/kWh. Cela est dû en partie aux coûts de fabrication élevés et à la dépendance à l’égard de matières premières coûteuses pour atteindre la densité énergétique élevée nécessaire à la production. véhicules électriques modernes.

Les batteries zinc-ion, en revanche, pourraient résoudre les problèmes de coût et d’abondance. L’utilisation de matériaux abondants et peu coûteux tels que le zinc et le manganèse les rend non seulement moins chers à produire, mais réduit également le risque de perturbations de la chaîne d’approvisionnement ou de pénurie de matériaux qui affectent les matériaux lithium-ion tels que le lithium et le lithium-ion. cobalt.

La production annuelle de zinc est globalement plus de 100 fois celui du lithium. Sans parler de ça la demande de lithium et de cobalt devrait dépasser l’offre au cours de la prochaine décennie.

Le zinc est une option plus sûre

Avec des normes de sécurité rigoureuses étant créées pour les batteries utilisées dans les maisons, les usines ou au sein du réseau électrique, la sécurité est essentielle pour inciter le public à les adopter. Les batteries zinc-ion offrent ainsi un avantage supplémentaire.

La électrolyte à base de solvant inflammable et toxique des batteries lithium-ion est remplacé par une alternative à base d’eau, éliminant ainsi le risque d’incendie et d’explosion.

À l’inverse, l’élimination en toute sécurité des batteries lithium-ion peut également s’avérer une tâche difficile, car elles contiennent des composés toxiques. Le recyclage de ces batteries est actuellement économiquement irréalisable en raison de leurs coûts élevés. ce qui conduit à un grand nombre de cellules usagées qui finissent dans les décharges.

Heureusement, Les batteries zinc-ion simplifient le traitement en fin de vie. L'électrolyte aqueux non toxique utilisé dans les batteries zinc-ion signifie que des méthodes bien établies comme celles pour l’élimination des batteries au plomb peut être utilisé. De plus, l’anode métallique en zinc pourrait être facilement réutilisée dans de nouvelles batteries.

L'avenir du stockage de l'énergie

Pour atteindre son objectif de 90 % d’énergie renouvelable d’ici 2030, le Canada doit rechercher des alternatives aux batteries lithium-ion pour permettre la décarbonisation de son secteur électrique. En tirant parti des avantages en termes de coût, d’abondance et de sécurité des batteries zinc-ion, le Canada peut accélérer l’intégration de l’énergie éolienne et solaire à travers le pays.

Les batteries zinc-ion soutiennent les objectifs de décarbonisation du Canada et s'avèrent une opportunité de capitaliser sur un marché des batteries en expansion rapide. Bien que les batteries zinc-ion soient une technologie relativement nouvelle, leur potentiel pour soutenir le stockage d’énergie à l’échelle du réseau au Canada et dans le monde ne peut être sous-estimé.

Avec l'aide de la recherche et de la fabrication canadiennes, y compris les efforts de Université McMaster et Dartmouth, en Nouvelle-Écosse Salient Énergie Inc., l’intégration des batteries zinc-ion pourrait devenir une réalité au cours des prochaines années, faisant du Canada un chef de file de l’industrie.

A propos de l'auteur

Tempête William D. Gourley, doctorant, génie chimique, Université McMaster ainsi que Drew Higgin, professeur adjoint, Département de génie chimique, Université McMaster

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.