世界最大のバッテリー：山の湖から微生物まで

要約

世界最大のリチウムイオンバッテリーは、南カリフォルニアの電力網に接続され、250万ワットの電力を供給でき、約25万世帯を供給するのに十分な電力を提供できます。しかし、これらのバッテリーは、都市全体を供給するには大きすぎず、持続可能な未来を実現するために十分に効率的なエネルギーを生産することができません。世界中の発明家たちは、山の湖から微生物まで、新しいバッテリー技術に取り組んでいます。

バッテリーとは何か、どのように機能するのか？
2つの湖はどのようにエネルギーを貯蔵・放出するのか？
なぜより大きなバッテリーが必要なのか？
リチウムイオンバッテリーの制限は何か？
開発中の他のバッテリー技術は何か？
微生物がバッテリーを動かすことはできるのか？
バッテリー技術の未来はどうなるのか？

はじめに

社会が再生可能エネルギーに移行するにつれ、エネルギーを貯蔵する新しい方法が必要になってきました。リチウムイオンバッテリーは今までの解決策でしたが、都市全体を供給するには十分なエネルギーを生成することができず、持続可能なエネルギー生産を提供することができません。このQ&Aでは、山の湖から微生物まで、バッテリー技術の未来について探求します。

バッテリーとは何か、どのように機能するのか？

バッテリーとは、エネルギーを貯蔵し、必要に応じて放出するものです。最も一般的なバッテリーであるリチウムイオンバッテリーは、リチウムイオンにエネルギーを貯蔵します。エネルギーを放出するためには、イオンが電極を通過して電流を生成します。

2つの湖はどのようにエネルギーを貯蔵・放出するのか？

2つの湖は、ポテンシャルエネルギーとしてエネルギーを貯蔵することでバッテリーのように機能します。1つの湖はもう1つよりも300メートル高い位置にあり、電気がポンプを駆動して、下の湖から数十億リットルの水を上の湖に送り上げます。これにより、水にポテンシャルエネルギーが与えられます。電力が必要な場合、弁が開き、貯蔵されたエネルギーが水が下流に流れて6つの大型タービンを駆動し、10時間にわたって30億ワットの電力を生成します。

なぜより大きなバッテリーが必要なのか？

世界を供給するために十分な電力を生成するには、持続不能なレベルの温室効果ガスが発生します。持続可能な未来を実現するには、この数値をゼロにする必要があります。クリーンエネルギー源だけでは、世界のエネルギー需要を満たすことができず、必要に応じてエネルギーを貯蔵する必要があります。したがって、都市全体を供給するのに十分なエネルギーを貯蔵できるグリッドスケールのバッテリーが必要です。

リチウムイオンバッテリーの制限は何か？

リチウムイオンバッテリーは、大規模なエネルギー貯蔵には不十分です。小型デバイスには適していますが、多くのエネルギーを貯蔵するには大型で重量があります。たとえば、現在の技術では、300人を乗せた商用ジェット機を駆動するのに十分な軽量のリチウムイオンバッテリーを製造することができません。また、リチウムイオンバッテリーの製造には重金属が必要であり、その採掘はしばしば環境に悪影響を与えます。

開発中の他のバッテリー技術は何か？

世界中の発明家たちは、代替バッテリー技術に取り組んでいます。1つの企業は、重力を利用してエネルギーを貯蔵する高層ビルバッテリーを開発しています。また、溶融塩を使用してエネルギーを貯蔵および放出する有望な技術もあります。最終的に、理想的なバッテリー技術は、環境に優しく、手頃な価格であるべきです。

微生物がバッテリーを動かすことはできるのか？

紙から作られたバイオバッテリーやグルコース代謝によって動力を得る微生物バッテリーもあります。少なくとも1種類の細菌は、細胞の外にエネルギーを転送することができ、回路を完了することができます。これらのバッテリーは都市や家庭を供給することはできませんが、従来のバッテリーの廃棄物やコストの問題を抱えていません。