Termotivasi oleh tantangan untuk secara drastis mengurangi biaya penyimpanan energi terbarukan pada sebuah jaringan sekaligus menghasilkan energi lebih banyak lagi, sekelompok ilmuwan telah mengembangkan baterai yang didukung oleh belerang, udara, air, dan garam – semua bahan yang mudah didapat- yaitu hampir 100 kali lebih murah untuk diproduksi daripada baterai yang saat ini ada di pasaran dan dapat menyimpan energi dua kali lebih banyak sebagai baterai timbal-asam. Para penemu mempresentasikan prototipe mereka di Joule.
Salah satu kritik energi terbarukan adalah variabilitasnya. Misalnya, untuk energi yang menggunakan matahari , persoalan muncul saat matahari tertutup awan atau tidak ada angin yang berhembus untuk energi yang menggunakan kincir angin. Oleh karena itu kemampuan untuk menyimpan energi yang dapat digunakan saat terjadi seperti kondisi tersebut sangat penting agar aliran energi tidak terganggu. Saat ini, penggabungan penyimpanan energi ke generasi terbarukan masih dalam masa pertumbuhan – hal itu memang terjadi, namun dari jumlah total energi matahari dan angin yang dihasilkan, sebenarnya persentasenya masih sangat kecil yang dapat tersimpan, dengan biaya penyimpanan energi menjadi salah satu hambatan terbesar
Di bawah mantan Sekretaris Energi Steven Chu, Pusat Energi untuk Riset Penyimpanan Energi Departemen Energi menetapkan tujuan untuk “5-5-5” (artinya pengurangan biaya 5 kali lipat, peningkatan kerapatan energi 5 kali, yang dilakukan dalam 5 tahun) untuk penyimpanan jaringan listrik. Sebagai tanggapan, kelompok Chiang memusatkan perhatian pada bagian pertama dari masalah ini, memeriksa bagaimana membuat unit penyimpanan dengan metrik energi hemat biaya rendah, berdasarkan biaya katoda, anoda, dan elektrolit baterai. Biaya kimia saat ini sering berkisar antara $ 10 dan $ 100 / kWh karena bahan baterai seringkali perlu ditambang dan dikirim dari seluruh dunia.
Chiang dan rekan-rekannya sangat tertarik dengan potensi belerang – sebuah zat non logam yang ketersediannya melimpah sebagai produk samping penggunaan gas alam – sebagai komponen inti dari baterai penyimpanan ringan dan murah. Semua baterai terbuat dari anoda positif, katoda negatif, dan elektrolit untuk membawa muatan, dan kelompok riset ingin mengeksplorasi bagaimana belerang bisa menjadi katoda dan air bisa menjadi elektrolit.
“Kami melakukan pencarian elektrode positif yang juga memiliki biaya sangat rendah yang bisa kami gunakan dengan sulfur sebagai elektroda negatif,” kata Chiang. “Melalui penemuan laboratorium yang tidak disengaja, kami menemukan bahwa itu benar-benar bisa dengan menggunakan oksigen sebagai elektroda positif. Kami perlu menambahkan satu komponen lainnya, yang merupakan pembawa muatan untuk bolak-balik antara elektroda belerang dan udara, dan ternyata itu adalah sodium.” Biaya total bahan kimia baterai ini sekitar $ 1 / kWh.
“Kami berharap agar masyarakat lebih memikirkan penyimpanan jangka panjang, yang akan kita perlukan lebih banyak saat kita mencapai penetrasi energi terbarukan yang lebih tinggi ke jaringan energi,” kata Chiang. “Misalnya, ada variasi musiman, dan kita harus memikirkan bagaimana mengatasinya. Sampai sekarang, penyimpanan elektrokimia bukanlah hal pertama yang orang pikirkan untuk mengakomodasi variasi musiman itu, hanya karena biaya itu. begitu tinggi. ”
Para periset berencana untuk terus berupaya membuat baterai penyimpanan mereka lebih efisien, menurunkan biaya arsitektur baterai, dan meningkatkan masa pakai -saat ini dapat beroperasi hingga 1.500 jam, namun jauh dari umur 5-20 tahun yang dibutuhkannya dalam praktek. Mereka juga mempertimbangkan cara terbaik untuk mengukur prototipe mereka dan di mana untuk dapat menguji produk mereka secara komersial.
