Proizvajalci baterij stavijo na element, ki ga najdemo v kuhinjski soli
Natrij morda ne bo nadomestil litija v večini električnih vozil, bo pa ta poceni in lahko dostopen material igral pomembno vlogo pri hrambi energije iz obnovljivih virov.
Zeleni prehod niso samo električna vozila, baterije pa niso samo litij-ionske. Proizvajalci baterij iščejo cenejše, bolj zmogljive ali bolj stabilne materiale oziroma njihove mešanice. Nedavne investicije kažejo, da ima velik potencial za uporabo v shranjevanju energije in nekaterih električnih vozilih natrij, a tudi na tem področju Evropa – skupaj z ZDA – lovi priključek s Kitajsko.
Čeprav cene litija v zadnjem času padajo, to proizvajalcev električnih vozil ni odvrnilo od iskanja alternativ. Električna vozila so še vedno dražja od primerljivih bencinskih vozil, kar je v veliki meri posledica dragih baterij, ki pomenijo okrog tretjino proizvodnih stroškov električnega vozila. Poleg vse bolj pogostih LFP baterij (litij-železov fosfat) so cenejša možnost tudi natrij-ionske baterije, ki so uporabne zlasti za manjša vozila krajšega dosega.
Tako natrij-ionske kot LFP baterije se izognejo tudi uporabi kritičnih kovin, kot sta nikelj in kobalt.
Slabša zmogljivost natrij-ionskih baterij pa ni ovira pri shranjevanju energije, ki bo z večjo uporabo nestanovitne sončne in vetrne energije vse pomembnejše. Te baterije so namreč lahko večje in težje od tistih v električnih vozilih, zato se pri hrambi energije pričakuje največja uporaba natrij-ionskih baterij.
Zakaj natrij
Natrij je šesti najpogostejši element na Zemlji in pomeni 2,6 odstotka zemeljske skorje. Običajno ga v naravi najdemo v spojini natrijev klorid, poznani tudi kot sol, saj je sama kovina preveč reaktivna. Kovino pridobimo z elektrolizo suhega staljenega natrijevega klorida, pojasnjuje britanska Royal Society of Chemistry.
V naravi najdemo skoraj 400-krat več natrija kot litija, navaja S&P Global, kar pomeni cenejše in tudi čistejše pridobivanje. Cenejša je tudi sama proizvodnja baterijskih celic, ki za natrij znaša okrog 50 dolarjev za kilovatno uro (kWh) in okrog 70 dolarjev za litij. Tudi postopek izdelave natrij-ionskih celic je skoraj enak kot pri litij-ionskih celicah. To pomeni, da proizvajalci baterij lahko opravijo prehod brez velikih naložb.
Natrij-ionske baterije imajo energijsko gostoto (ta meri, koliko energije vsebuje baterija glede na prostornino) okrog 160 vatnih ur na kilogram (Wh/kg). To je primerljivo z LFP baterijami, katerih energijska gostota znaša okrog 200 Wh/kg, a slabše od litij-ionskih baterij z nikljem in kobaltom (250-270 Wh/kg). Druga generacija natrijevih baterij, ki jo razvija kitajski proizvajalec CATL, naj bi že dosegla gostoto 200 Wh/kg.
Natrij-ionske baterije hitreje sprostijo energijo kot litij-ionske in so bolj stabilne pri temperaturnih ekstremih, kar zmanjša verjetnost požara.
Dobri obeti za trg hrambe energije
Sodeč po nedavnem poročilu Mednarodne agencije za energijo (IEA), se bo do konca desetletja cena baterij za shranjevanje energije znižala za 40 odstotkov, med drugim zaradi vse večje uporabe natrij-ionskih baterij. S tem bosta tudi sončna in vetrna energija postali cenejši kot elektrika iz zemeljskega plina v ZDA ali iz premoga na Kitajskem in v Indiji.
Natrij-ionske baterije bodo do leta 2030 pomenile manj kot 10 odstotkov baterij v električnih vozilih, bodo pa zavzemale vse večji delež v hrambi energije, kjer so lani 80 odstotkov trga pomenile baterije LFP. Natrij-ionske baterije bi lahko bile ob zadostnem obsegu proizvodnje 20 do 30 odstotkov cenejše od LFP baterij, piše portal PV magazine, ki pokriva področje fotovoltaike.
Globalni trg za hrambo energije se je lani podvojil in znašal 90 gigavatnih ur (GWh). Do konca desetletja naj bi se obseg povečal še za šestkrat, ugotavlja IEA.
Vodilna Kitajska
Kitajska je največja proizvajalka baterij na svetu, vodilno vlogo pa igra tudi pri natrij-ionskih baterijah. Največji svetovni proizvajalec baterij CATL je leta 2021 lansiral svojo prvo generacijo natrij-ionskih baterij, zdaj pa razvija drugo generacijo, ki naj bi omogočala cenovno dostopne avtomobile z dosegom od 400 do 500 kilometrov, je januarja v Davosu povedal generalni direktor CATL Robin Zeng.
Natrij-ionske baterije CATL proizvodnje je aprila lani prvič kupil proizvajalec električnih vozil, in sicer kitajski Chery Automobile. Te baterije od CATL že kupujeta tudi ameriška avtomobilista Tesla in Ford.
Domača proizvodnja baterij Kitajski daje prednost tako pri proizvodnji električnih vozil kot pri inštalaciji baterij za hrambo energije. Samo lani je Kitajska skoraj početverila svojo zmogljivost za hrambo energije, z 8,7 na 31,4 gigavata, piše Bloomberg. Večina teh baterij je še vedno litij-ionskih ali LFP.
Svetovni trg za hrambo energije naj bi s pomočjo izdatnih državnih pomoči do konca desetletja rasel z letno stopnjo 21 odstotkov, napoveduje analitična družba BloombergNEF. Polovico zmogljivosti bo prispevala azijsko-pacifiška regija, zlasti Kitajska.
Nova proizvodnja v Evropi
ZDA in EU s težavo tekmujeta s Kitajsko, saj so bili v 2022 povprečni proizvodni stroški baterij za električna vozila višji za skoraj četrtino v ZDA in za tretjino v Evropi. EU skuša okrepiti domačo proizvodnjo baterij in s tem zmanjšati odvisnost od Kitajske, pri tem pa tekmuje tudi z ZDA, ki prav tako krepi domačo proizvodnjo z državnimi subvencijami.
Med mnogimi novimi tovarnami baterij, katerih gradnja je načrtovana po vsej celini, so tudi tovarne za proizvodnjo natrij-ionskih baterij. Francoski Tiamat Energy, ki ga podpira avtomobilski koncern Stellantis, namerava do leta 2029 zbrati 150 milijonov evrov za izgradnjo gigatovarne za celice natrijevih ionskih baterij, poroča Reuters.
Švedski Northvolt, ki je največji evropski proizvajalec baterij, je novembra lani oznanil razvoj natrij-ionske baterije v sodelovanju z raziskovalnim podjetjem Altris. Baterije z energijsko gostoto 160 Wh/kg za katodo uporabljajo barvilo z imenom 'pruska bela', ki nastane iz več materialov, vključno z natrijem in železom. Za anodo so uporabili trd ogljik, vsi materiali pa so lokalno dostopni.
Letos so baterije na voljo za preizkus izbranim strankam. Podjetje obenem povečuje svoje proizvodne zmogljivosti z gradnjo tovarne v Nemčiji, za katero bo namenil od tri do pet milijard evrov, in dveh tovarn na Švedskem, ki se bosta pridružili obstoječi Northvoltovi tovarni.
Tudi v ZDA je nastala prva tovarna za proizvodnjo natrij-ionskih baterij. S pomočjo 20 milijonov dolarjev državne investicije jo je v zvezni državi Michigan zgradilo podjetje Natron Energy. Natron je že začel proizvodnjo baterijskih celic in pričakuje prvo prodajo junija letos, piše Bloomberg.
