Koje su alternative za litijumske baterije?

Što se automobilske industrije tiče, u električnoj energiji nesumnjivo leži budućnost, to je sada već potpuno jasno. Međutim, izvor i način skladištenja struje potrebne za pokretanje automobila i dalje su predmet velikih diskusija i sučeljavanja velikih kompanija i lobističkih grupa.

Dok su električna vozila na baterije (BEV) uspela da dobiju značajan zamah u većini delova sveta, električna energija sa vodoničnim gorivnim ćelijama (FCEV) je ta koja se, barem na papiru, čini najodrživijim oblikom mobilnosti, piše Money Control.

FCEV vozila, pritom, ne treba mešati sa automobilima koji koriste vodonik kao direktno sredstvo za pogon. Kod FCEV i BEV, izvor energije i dalje je električna energija. Međutim, FCEV proizvodi električnu energiju u pokretu, kroz hemijsku reakciju između vodonika i kiseonika, koristeći svoju gorivnu ćeliju.

Vodonik se skladišti u vozilu slično kao što se benzin skladišti u automobilu sa unutrašnjim sagorevanjem, a gorivna ćelija šalje električnu energiju proizvedenu hemijskom reakcijom do elektromotora u vozilu.

Kod BEV vozila, električna energija se skladišti u litijum-jonskoj bateriji, slično kao kod bilo kojeg potrošačkog elektronskog uređaja, i prenosi se direktno na jedan ili više elektromotora koji pokreću vozilo.

Vodonik obezbeđuje stotine puta više energije po kilogramu, što vozilu daje mnogo veći domet, a da ga ne čini znatno težim – što je ključna prepreka za BEV vozila koja ne mogu da prošire svoj domet bez povećanja težine vozila.

Da li je vožnja „na vodonik“ opasna?

Posle čitavog veka korišćenja zapaljivog benzina kao goriva, čudo je zašto na vodonik gledamo kao na opasan oblik pogona, navodi Money Control. Modeli automobila na vodonik, kao što su Toyota Mirai, Honda FCKS Clarity i Hyundai Nexo su svi smatrani savršeno bezbednim za vožnju i nisu zabeležili nikakve veće incidente. Isto se ne može reći za vozila sa „standardnim“ litijum-jonskim baterijama tokom godina.

Međutim, skladištenje i transport vodonika, zajedno sa procesom punjenja goriva, predstavljaju određene rizike, prema istraživanju International Journal of Hidrogen Energy. Da bi se suprotstavile dodatnim troškovima i rizicima svojstvenim transportu vodonika, stanice za dopunu goriva mogu koristiti obnovljive izvore za proizvodnju vodonika na licu mesta.

U stvarnosti, opasnost od automobila na vodonik ostaje uglavnom teoretska. Vodonik je decenijama transportovan za industrijsku upotrebu i nije bilo značajnijih incidenata. Ipak, s obzirom na to da komprimovani vodonik predstavlja veći rizik od litijum-jonske baterije, BEV automobili su relativno bezbednija opcija.

Eksploatacija metala ima negativan efekat na prirodnu sredinu

Rast eksploatacije litijuma za baterije već ima značajan negativan uticaj na životnu sredinu – onaj koji će se samo pogoršati kako se sektor bude dalje razvijao. Ekstrakcija litijuma ima potencijal da naškodi tlu, ošteti ekosisteme i izazove kontaminaciju vazduha i vode. Ova tema je poslednjih dana i te kako aktuelna i u našoj zemlji, zbog velikih nalazišta litijuma u dolini Jadra i pokušaja anglo-australijske rudarske kompanije Rio Tinto da započne proizvodnju.

Treba imati na umu da Nemačka, na primer, nije ni razmatrala eksploataciju velikih zaliha litijuma iz svog tla, dok je u Portugalu, nakon negodovanja velikog dela stanovništva, po svoj prilici odbijen pokušaj eksploatacije ovog metala. 

Za iskopavanje svake tone litijuma potrebno je otprilike 500.000 galona vode, što je ogromna količina za zemlje u kojima je vode ionako malo.

Treba, doduše, imati u vidu da ni iskopavanje alternativnih ruda za potrebe proizvodnje baterija ne spada u domen „čiste eksploatacije“.

AMS Composite Cylinders, vodeća britanska kompanija koja proizvodi gasne i namenske industrijske clilindre, u svojoj kategorizaciji ovih metala ističe i da iskopavanje kobalta za baterijske sisteme takođe ima svoj ekološki i etički uticaj.

Ovaj mineral se skoro isključivo nalazi u centralnoj Africi – i prilično ga je lako kopati. Nažalost, takođe je otrovan kada se izvuče iz zemlje. Rastuće cene i lakoća rudarenja podstiču lošu rudarsku praksu. Nedozvoljeno, „zanatsko” rudarstvo je rasprostranjeno – često se koristi dečiji/prinudni rad, ručno, bez zaštitne opreme – što uzrokuje uništavanje krhkih ekosistema u procesu, i dovodi do zdravstvenih oštećenja rudara.

Vodoničke gorivne ćelije takođe koriste i aluminijum i platinu, koje nose isti rizik od rudarskih praksi koje su destruktivne po životnu sredinu kao i drugi metali. Pored toga, trenutni proces elektrolize koji se koristi za stvaranje vodonika koristi iridijum, koji je jedan od najređih elemenata na Zemlji.

U igru ulazi Ilon Mask sa natrijum-jonskim baterijama

Kina, međutim, već prelazi na sledeću deonicu trke sa natrijum-jonskim baterijama. Ako se sve obavi kako treba, ova tehnologija bi mogla dovesti do širokog usvajanja na tržištu koje u velikoj meri zavisi od subvencija i gde prodaja električnih vozila još uvek ima samo mali udeo u ukupnom broju.

Kineska kompanija Contemporary Amperex Technology, poznatija po skraćenici CATL i kao najveći svetski proizvođač baterija, između ostalog i kao snabdevač Tesle Ilona Maska (Elon Musk), u julu je predstavila svoj najnoviji proizvod — natrijum-jonsku bateriju.

Već mesec dana kasnije, kinesko ministarstvo industrije i informacionih tehnologija saopštilo je da će pokrenuti razvoj, standardizaciju i komercijalizaciju ovog tipa napajanja, pružajući jeftinije, brže punjenje i bezbednu alternativu trenutnoj ponudi.

Natrijum-jonske baterije nisu novi proizvod. Na njihovom razvoju radi se još od sedamdesetih godina. Sada, decenijama kasnije, izazovi sa litijum-jonskim baterijama postaju očigledni. Proizvođači automobila i baterija su fokusirani na smanjenje troškova, uključujući cenu i dostupnost materijala i njihovu bezbednost.

Materijali potrebni za izradu natrijum-jonskih baterija su široko dostupni. Sadržaj natrijuma u ​​zemaljskim rezervama je oko 2,5 do tri odsto, odnosno ima ga oko 300 puta više nego litijuma, i ravnomernije je raspoređen, prema analitičarima Jefferies Group LLC. To znači da natrijum ima veliku prednost u pogledu troškova: ovakve baterije mogu koštati 30 do 50 procenata manje od trenutno dostupnih najjeftinijih baterija za električne automobile.

Iako natrijum-jonske baterije trenutno imaju relativno nižu gustinu energije, one bolje rade na nižim temperaturama i imaju duži životni vek, što ih u teoriji čini boljom dugoročnom investicijom.

Niski troškovi materijala znače da će troškovi proizvodnje biti smanjeni, a usavršavanje postojećih proizvodnih procesa će se brže odvijati. CATL tvrdi da će uspostaviti lanac snabdevanja do 2023. godine. Druge kompanije poput HiNa Battery Technology već imaju u toku sopstvene projekte iz ove oblasti.