Przyszłość baterii? Coraz bliżej akumulatorów opartych na zwykłej soli

Baterie litowo-jonowe, stosowane zarówno w małych urządzeniach elektronicznych jak i w ogromnych magazynach energii, zrewolucjonizowały sposób, w jaki przechowujemy energię. Ich wysoka wydajność i niewielka waga sprawiły, że są dominującą technologią w takich branżach jak motoryzacja czy elektronika użytkowa. Jednak rosnący popyt na lit obnażył również poważne problemy związane z jego wydobyciem i dostępnością.

Eksploatacja złóż litu odbywa się często kosztem lokalnych społeczności i ekosystemów. W regionach takich jak Salar de Uyuni w Boliwii czy Salar de Atacama w Chile wydobycie litu wiąże się z intensywnym wykorzystaniem wody, co prowadzi do wysychania zasobów wodnych i degradacji środowiska. Ponadto geopolityczne napięcia wynikające z ograniczonej dostępności tego metalu oraz rosnące koszty wydobycia i przetwarzania skłaniają do poszukiwania alternatywnych technologii.

Sód, obficie występujący w skorupie Ziemi pierwiastek, jest obiecującą alternatywą dla litu. Jego główne zalety to łatwość pozyskiwania, niskie koszty produkcji i brak geograficznego ograniczenia dostępności. Sód, kluczowy składnik soli kuchennej, jest dostępny niemal wszędzie, co eliminuje ryzyko monopolizacji zasobów przez kilka krajów, jak ma to miejsce w przypadku litu.

Mimo tych zalet, sód ma też swoje ograniczenia. Jego zastosowanie w bateriach wiąże się z niższą gęstością energii, co oznacza, że baterie sodowo-jonowe przechowują mniej energii na jednostkę masy w porównaniu z ich litowymi odpowiednikami. To wyzwanie szczególnie widać w aplikacjach takich jak samochody elektryczne, gdzie lekkość i pojemność baterii są kluczowe.

Pomimo wyzwań technologia sodowo-jonowa zyskuje na znaczeniu. Na całym świecie powstają nowe fabryki dedykowane tej technologii. W Chinach, gdzie koncentruje się około 90% globalnej produkcji baterii sodowych, giganci tacy jak CATL i BYD inwestują w ogromne zakłady produkcyjne. Ich zdolności produkcyjne liczone są w gigawatach rocznie, co wskazuje na strategiczne znaczenie sodu w transformacji energetycznej tego kraju.

Indie również włączają się w wyścig technologiczny. Firma Reliance Industries tworzy fabrykę opartą na technologii opracowanej przez brytyjski start-up Faradion, a w USA firma Natron planuje zwiększyć swoje moce produkcyjne aż 40-krotnie dzięki nowej fabryce w Karolinie Północnej. W Europie szwedzka firma Altris rozwija innowacyjne katody do baterii sodowych, korzystając z materiałów takich jak błękit pruski i lignina – produkt uboczny przemysłu papierniczego.

Największy potencjał baterii sodowo-jonowych widzi się obecnie w zastosowaniach stacjonarnych. Magazynowanie energii na potrzeby sieci elektroenergetycznych, szczególnie w kontekście wzrastającego udziału odnawialnych źródeł energii, jest obszarem, w którym baterie sodowe mogą błyszczeć. Ich waga nie ma znaczenia w tego typu instalacjach, a niski koszt produkcji czyni je konkurencyjnym rozwiązaniem.

Według prognoz Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA), do 2030 roku baterie sodowe mogą stanowić nawet 10% globalnych instalacji magazynujących energię. Jest to szczególnie istotne w obliczu zobowiązań podjętych podczas szczytu COP29, gdzie państwa zobowiązały się zwiększyć globalne moce magazynowania energii sześciokrotnie w tej samej perspektywie czasowej.

Baterie sodowe mogą znaleźć zastosowanie także w pojazdach miejskich, takich jak tanie samochody elektryczne o zasięgu do 300 kilometrów na jednym ładowaniu. Tego typu pojazdy, rozwijane przez chińskie firmy, mogą stać się popularne w miastach, gdzie długi zasięg nie jest kluczowy.

Chociaż sód jest bardziej przyjazny środowisku niż lit, wiele obecnych konstrukcji baterii sodowych nadal zawiera metale takie jak nikiel czy miedź. Wydobycie tych metali wiąże się z podobnymi problemami środowiskowymi i społecznymi, co eksploatacja litu. Jednak firmy takie jak Natron i Altris pracują nad rozwiązaniami eliminującymi potrzebę stosowania tych metali.

Jednym z najbardziej obiecujących kierunków jest wykorzystanie ligniny jako materiału anodowego. Lignina, będąca produktem ubocznym przemysłu papierniczego, jest tanim i odnawialnym surowcem. Dzięki temu baterie sodowe stają się jeszcze bardziej zrównoważonym rozwiązaniem.

Oprócz korzyści środowiskowych baterie sodowe mają także unikalne cechy technologiczne. Mogą być transportowane w stanie całkowicie rozładowanym, co zmniejsza ryzyko pożarów podczas transportu. Ponadto, lepiej radzą sobie w ekstremalnie niskich temperaturach, co czyni je atrakcyjnymi dla krajów o surowym klimacie. Przykładem jest nowy model baterii firmy CATL, który działa efektywnie w temperaturach sięgających −40°C.

Sód jest dostępny niemal wszędzie, co eliminuje ryzyko geopolitycznych napięć związanych z jego pozyskiwaniem. W krajach Zatoki Perskiej rozważa się wykorzystanie sodu uzyskanego z procesów odsalania wody morskiej. W ten sposób możliwe jest tworzenie baterii sodowych bez konieczności intensywnej eksploatacji zasobów mineralnych.

Transformacja energetyczna wymaga różnorodnych technologii magazynowania energii. Baterie litowe będą nadal dominować w zastosowaniach wymagających wysokiej gęstości energii, takich jak pojazdy elektryczne. Jednak sód może odegrać kluczową rolę w innych segmentach rynku, takich jak stacjonarne magazyny energii, pojazdy miejskie i e-rowery.

Przyszłość baterii sodowych wydaje się obiecująca. W miarę jak technologia dojrzewa, jej zastosowania będą się rozszerzać, wspierając globalne wysiłki na rzecz ograniczenia emisji gazów cieplarnianych i zmniejszenia zależności od rzadkich surowców. W perspektywie kilku lat możliwe, że będziemy korzystać z urządzeń i pojazdów zasilanych bateriami wykonanymi z soli i drewna – materiałów, które są obfite, tanie i przyjazne dla środowiska.