Da li su litijumske baterije zaista budućnost za električne automobile? Postoje bar dve alternative koje su jeftinije i daleko bezbednije, a već je počela njihova primena Foto: Shutterstock/bg.ac.rs
Iskopavanje litijuma zarad litijumskih baterija, o kojima vlast ne prestaje da govori kao o jedinom rešenju za električne automobile, koji će nam “doneti bogatstvo”, zapravo imaju ozbiljnu i daleko kvalitetniju i bezopasniju alternativu. O tome za Nova.rs govori dr Branimir Grgur, redovni profesor Tehnološko-metalurškog fakulteta Univerziteta u Beogradu i dopisni član Akademije inženjerskih nauka Srbije.
Profesor objašnjava da je priča o litijumskim baterijama kao o jedinom rešenju za električne automobile, ipak samo – priča.
“Litijum-jonski akumulatori sa stanovišta električnih karakteristika jesu jedno od najboljih rešenja za električne automobile. Međutim, praksa je pokazala da ovakvi sistemi imaju niz nedostataka. Pre svega, zbog loše termičke provodljivosti, javlja se efekat nekontrolisanog pregrevanja tokom punjenja, što može
dovesti do samozapaljenja”, naglašava profesor.
Problem je što oksidne pozitivne elektrode, ističe on, pri povišenoj temperaturi oslobađaju kiseonik i zbog prisustva lakozapaljivih, veoma toksičnih organskih rastvarača, dolazi do požara koji je nemoguće ugasiti.
Iz tog razloga, sve više proizvođača se okreće proizvodnji akumulatora sa pozitivnom elektrodom na bazi litijum-gvožđe fosfata.
“Međutim, njihove električne karakteristike su lošije. Ekstremne temperature i tople i hladne, mogu prouzrokovati nepovratno oštećenje hemijskog sastava baterije i smanjiti njen životni vek. Brzine punjenja i pražnjenja, takođe, igraju ključnu ulogu u životnom veku LiFePO 4 baterija. Prebrzo punjenje ili pražnjenje baterije može izazvati
nakupljanje toplote, što dovodi do oštećenja unutrašnjih komponenti baterije i smanjuje njen vek trajanja”, objašnjava profesor.
Natrijum jonski akumulatori
Pored značajnog broja alternativa litijumskim baterijama, koje su u fazi razvoja, natrijum-jonski akumulatori predstavljaju najozbiljniju opciju.
“Oba sistema su otkrivena još 70-tih godina prošlog veka, ali se tada, zbog boljih karakteristika, akcenat stavio na
litijumske sisteme uz enormna ulaganja u njihov razvoj, koji su korišćeni za napajanje uglavnom prenosivih elektronskih uređaja. Na-jonski akumulatori su međutim doživeli ’novu mladost’ tek 2012, više od 20 godina nakon prvog komercijalnog Li-jon akumulatora, koji je koristila kompanija Sony. Značajna razlika je u tome da se za proizvodnju pozitivne elektrode, a ne ‘strateške sirovine’”, kaže prof. Grgur.
Natrijum, koji je šesti element po zastupljenosti u zemljinoj kori, recimo u obliku kuhinjske soli, natrijum-hlorid, je glavni sastojak mora i okeana, pa se relativno lako prevodi u natrijum-karbonat, potreban za izradu akumulatora.
Na-jonski akumulatori, naglašava profesor, sa stanovišta sigurnosti, daleko prevazilaze litijumske sisteme, te je iz tog razloga već počela njihova primena u proizvodnji električnih automobila u svetu.
Baterije na bazi vodonika
Upotreba vodonika za pogon električnih automobila uz primenu gorivnih galvanskih spregova je već u potpunosti razvijena, a kao proizvod reakcije javlja se čista voda, objašnjava profesor.
„Međutim, postojeće tehnologije dobijanja vodonika, elektrolizom vode, zahtevaju značajne količine električne energije (koja bi morala biti iz obnovljivih izvora energije), u rasponu od 50 do 70 kWh po 1 kg vodonika sa kojom električni automobil može preći oko 100 km. U svetu se intenzivno radi na usavršavanju elektrolizera, pa se očekuje da u narednoj deceniji cena vodonika značajno opadne, a primena vodonika kao izvora energije značajno poraste. Takođe, veliki problem predstavlja i praktično nepostojeća infrastruktura distribucije vodonika“.
U lancu proizvodnje akumulatora ,,ugljenični otisak” je u velikoj meri na strani Na-jonskih akumulatora.
“Za proizvodnju Na-jon akumulatora oslobađa se 10-20 kg/kWh ugljen-dioksida, dok se pri proizvodnji
litijumskih akumulatora oslobađa 100-150 kg/kWh ugljen-dioksida. Usled brojnih slučajeva samozapaljenja Li-jon ćelija, pri punjenju, pražnjenju, saobraćajnim nesrećama, reciklaži, u atmosferu se oslobađa velika količina toksičnih organskih rastvarača, kao i značajna količina izuzetno opasnog fluoro-vodonika. Iz litijumskih akumulatora oslobađa se toksičnost koja je čak 20 puta veća od hlora, a koja je u Prvom svetskom ratu korišćen kao prvi bojni otrov”, upozorava profesor.
Na-jon akumulatori značajno sigurniji
“Koriste rastvarače elektrolita koji su manje toksični, a i kada se ćelija akumulatora ošteti ne dolazi do požara. Supstance koje se koriste za proizvodnju Na-jon akumulatora su daleko rasprostranjenije u prirodi i ne predstavljaju praktično nikakav ekološki rizik”.
Veliki problem litijumskih akumulatora je neophodnost korišćenja bakra, čija cena vrtoglavo raste, a i rudarenje i proizvodnja spadaju u ne baš čistu tehnologiju, ističe naš sagovornik, dopisni član Akademije inženjerskih nauka Srbije.
“Bakar korodira ako se akumulator suviše isprazni, a čestice bakra u većem broju slučajeva izazivaju kratak spoj unutar ćelije i samozapaljenje sistema. Natrijumski akumulatori, međutim, bez problema koriste aluminijumske kolektore struje negativne elektrode, što dodatno smanjuje masu ovih akumulatora i cenu”.
Na-jonski akumulatori se i mnogo lakše recikliraju, pošto koriste manje toksične i teže isparljive elektrolite, a i sam sklop baterije nije od strateškog značaja.
Broj ciklusa punjenja i pražnjenja baterija značajno zavisi od korišćenja akumulatora, brzine pri vožnji, konfiguracije terena, dubine pražnjenja i slično.
“Natrijum jonski akumulatori su daleko bezbedniji za upotrebu. Reportaža koju je preneo BBC, upozorava na sve veći broj požara deponija usled bačenih mobilnih telefona i njihovih oštećenja i samozapaljenja.
Natrijumski akumulatori dugovečniji
Naime, kod litijumskih sistema punjenje se vrši kada kapacitet akumulatora opadne za 30 odsto od nominalnog kapaciteta, koji je povezan sa energijom. Kod natrijumskih je to daleko veće i potrebno ih je dopuniti kada kapacitet padne na otprilike 50 odsto. Na-jonski akumulatori teorijski bi mogli da pređu oko 400 km”, objašnjava prof. Grgur.
Sve ovo treba uzeti sa rezervom, kaže on.
Pročitajte još:
“Na osnovu evropskog proseka vožnje automobila od 25 do 50 km dnevno, na primer za 50 km dnevno i prosečnih 1.500 ciklusa punjenja i pražnjenja, godišnje bi trebalo dopunjavati akumulatore na svakih pet dana, pa bi teorijski vek trajanja Li-sistema bio 20 godina. Međutim, kod natrijumskih sistema, teorijski bi trebalo dopunjavati akumulator na svakih osam dana, odnosno vek trjanja bi bio 33 godine”.
Električni automobili su ogromni potrošači električne energije, a prelazak na iste nije održiv smatra profesor, uzimajući u obzir zelenu agendu, zbog relativno sporog rasta istaliranih kapaciteta obnovljivih izvora, pre svega solarnih i vetrogeneratora.
“Idealno rešenje bila bi primena hibridnih automobila, koji bi koristili Na-jonske akumulatore, npr. od 20 kWh, sa dometom od 150 km po jednom punjenju za gradsku vožnju, i motora sa unutrašnjim sagorevanjem, za vangradsku vožnju, koji bi koristili ugljenično neutralna biogoriva. Bitno je napomenuti da Republika Srbija raspolaže sa 63% bioobnovljivih izvora, a svega 37% ostalih vidova, uključujući i hidropotencijale. Biogoriva se relativno lako proizvode iz poljoprivrednih otpadnih sirovina, fermentacijom celuloze, skroba i šećera”, zaključuje profesor Grgur.
Podsetimo, predsednik Aleksandar Vučić nedavno je poručio građanima da “nećemo dozvoliti da Srbija izvozi litijum već litijumske baterije” i istakao da će nam to “doneti milijarde investicija”.
Međutim, širom Srbije građani se okuljanju na masovnim protestima, zahtevajući od vlasti da obustavi sprovođenje projekta Jadar, koji je planiran u saradnji sa međunarodnom korporacijom Rio Tinto, upravo zbog kopanja litijuma, koji će, prema mišljenju brojnih stručnjaka, razoriti zemlju i uništiti zdravlje ljudi, koje nema cenu.
