Νέες μπαταρίες στην αρχή

Νέες μπαταρίες στην αρχή

Το ένα τρίτο όλων των νέων αυτοκινήτων που πωλούνται στην Κίνα έχουν ήδη βύσμα, που σημαίνει ότι είναι αμιγώς ηλεκτρικές ή υβριδικές παραλλαγές. Η τάση αυξάνεται απότομα. Στην Ευρώπη, καταβάλλεται κάθε πολιτική προσπάθεια για να προωθηθούν τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα στην αγορά. υπολογίζονται οι κινητήρες εσωτερικής καύσης. Παρόλο που τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα αποτελούνται από σημαντικά λιγότερα εξαρτήματα, υπάρχουν βασικά χαρακτηριστικά διαφοροποίησης. Ενώ με τους κινητήρες εσωτερικής καύσης το ερώτημα ήταν αν ντίζελ ή βενζίνη, με τα ηλεκτρικά οχήματα είναι το ερώτημα ποια τεχνολογία μπαταρίας υπάρχει στην άτρακτο. Αυτή τη στιγμή κυριαρχεί η μπαταρία ιόντων λιθίου. Αλλά και άλλες τεχνολογίες προσπαθούν να εμπλακούν, ειδικά οι μπαταρίες ιόντων νατρίου και οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου. Όπως συμβαίνει συχνά, αυτή τη στιγμή δεν υπάρχει καμία τεχνολογία μπαταρίας που να μπορεί να κάνει τα πάντα: υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, υψηλά ρεύματα φόρτισης, υψηλή σταθερότητα κύκλου, επιβραδυντικό φλόγας και όλα αυτά στη χαμηλότερη τιμή με ποσοστό ανακύκλωσης 100% και εύκολα προσβάσιμες πρώτες ύλες. Εάν όλα αυτά συνδυάζονταν σε μία τεχνολογία, η ηλεκτρονική κινητικότητα δεν θα είχε πλέον επικριτές. Αλλά το γεγονός είναι: κάθε τεχνολογία μπαταρίας έχει τα συγκεκριμένα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της. Αυτά πρέπει να σταθμιστούν προσεκτικά για να μπορέσετε να επιλέξετε την καλύτερη τεχνολογία για την αντίστοιχη εφαρμογή. Ωστόσο, υπάρχουν τεράστιοι αντικρουόμενοι στόχοι στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα: Από τη μία πλευρά, η αυτονομία θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερη, αλλά το αυτοκίνητο θα πρέπει να είναι φθηνό για αγορά για τις μάζες. Από σήμερα, αυτό δεν είναι δυνατό! Αλλά αν μετατοπίσετε τους στόχους προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση, οι εναλλακτικές τεχνολογίες μπαταριών μπορούν ήδη να προσφέρουν συναρπαστικά πλεονεκτήματα.

Ένας εμπειρικός κανόνας είναι: όσο μεγαλύτερη είναι η μπαταρία, τόσο μεγαλύτερη είναι η εμβέλεια. Αλλά επίσης: όσο υψηλότερη είναι η τιμή. Γιατί η μπαταρία ιόντων λιθίου έχει αυτή τη στιγμή μια τέτοια κυρίαρχη θέση; Ρωτάμε τον ερευνητή Marcus Jahn, επικεφαλής της μονάδας ικανότητας Battery Technologies στο Αυστριακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας (AIT) και έναν πραγματικό ειδικό στις διάφορες τεχνολογίες μπαταριών. "Γνωρίζουμε για την τεχνολογία ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούμε αυτήν τη στιγμή από τις αρχές της δεκαετίας του 1990. Ωστόσο, καταφέραμε τώρα να κάνουμε τα κύτταρα σημαντικά πιο ισχυρά. Ωστόσο, λειτουργούμε ήδη κοντά στο φυσικό όριο με αυτόν τον τύπο μπαταρίας. Δεν μπορούμε πλέον να περιμένουμε σημαντικά άλματα εδώ." Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν μερικά αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα: προσφέρουν υψηλή πυκνότητα ισχύος, έχουν σταθερή διάρκεια ζωής περίπου 1.000 κύκλων φόρτισης και είναι αρκετά ασφαλής στην κατασκευή τους. Το μειονέκτημα: οι χαμηλές θερμοκρασίες δεν είναι φίλοι σας, η ανακύκλωση είναι ακόμη πολύ ακριβή -γιατί είναι πολύπλοκη- και πάνω απ' όλα χρησιμοποιούν σπάνια υλικά όπως νικέλιο, μαγγάνιο και κοβάλτιο. Για να μην αναφέρουμε ότι η εξόρυξη λιθίου είναι πολύ ρυπογόνο και τα περισσότερα κοιτάσματα είναι γνωστά στη Νότια Αμερική και την Αυστραλία, κάτι που επίσης ανοίγει μια «γεωπολιτική εξάρτηση» – κάτι που ο ερευνητής Jahn δεν περιγράφει.

Εάν η μπαταρία γίνει φθηνότερη, ολόκληρο το ηλεκτρικό αυτοκίνητο γίνεται φθηνότερο. Ως εκ τούτου, διεξάγεται εντατική έρευνα για εναλλακτικές λύσεις. Υπάρχουν επί του παρόντος δύο τεχνολογίες που θα μπορούσαν ενδεχομένως - από ορισμένες προοπτικές - να ανταγωνιστούν την μπαταρία ιόντων λιθίου: η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LFP για συντομία) ή οι μπαταρίες ιόντων νατρίου. Και οι δύο παραλλαγές έχουν συγκεκριμένα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Η Ford χρησιμοποιεί ήδη την μπαταρία LFP σε ορισμένα μοντέλα επειδή, σύμφωνα με τον κατασκευαστή, προσφέρει πλεονέκτημα τιμής περίπου 15%. Άλλα πλεονεκτήματα: Υψηλή σταθερότητα κύκλου, λιγότερο ευαίσθητο στη θερμοκρασία, δεν απαιτεί σπάνιες πρώτες ύλες και είναι σχεδόν 100 τοις εκατό ανακυκλώσιμο, μόνο ο ηλεκτρολύτης πρέπει να απορριφθεί. Αυτό σημαίνει ότι οι μπαταρίες LFP θα μπορούσαν να κάνουν την εκκίνηση ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου πιο προσιτή. Το μειονέκτημα: Η ενεργειακή πυκνότητα είναι χαμηλότερη, επομένως χρειάζονται περισσότερες κυψέλες για την ίδια εμβέλεια όπως με μια μπαταρία ιόντων λιθίου. Αυτό θα αύξανε ξανά το βάρος - και επίσης την τιμή. Ωστόσο, εάν αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται σε οχήματα που δεν χρειάζεται να επιτύχουν τη μέγιστη αυτονομία, προσφέρει σαφές κόστος και περιβαλλοντικό πλεονέκτημα. Ο ερευνητής Marcus Jahn βάζει τη διαφορά στην ενεργειακή πυκνότητα περίπου στο 20%. «Ο στόχος εδώ δεν θα πρέπει να είναι η αντικατάσταση της μπαταρίας ιόντων λιθίου 1:1 με την μπαταρία LFP, αλλά μάλλον η τεχνολογία μπορεί να είναι μια οικονομικά αποδοτική εναλλακτική λύση εάν χρησιμοποιηθεί σωστά εάν επιλεγεί ανάλογα ο επιδιωκόμενος σκοπός», λέει ο ερευνητής.

Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου κάνουν σήμερα όνομα στην Κίνα και απολαμβάνουν ολοένα και μεγαλύτερη δημοτικότητα. Ο ερευνητής του AIT Marcus Jahn μπορεί επίσης να επιβεβαιώσει τις πολύ θετικές ιδιότητες των κυττάρων: "Η μπαταρία ιόντων νατρίου έχει ερευνηθεί εντατικά για περίπου επτά χρόνια. Η τεχνολογία προοριζόταν αρχικά για σταθερή λειτουργία επειδή επιτρέπει ελκυστικό κόστος ανά κιλοβατώρα. Άλλα πλεονεκτήματα: Το νάτριο είναι εύκολα διαθέσιμο παγκοσμίως, γεγονός που μειώνει το κόστος. Επιπλέον, οι κυψέλες μπορούν να κατασκευαστούν με τον ίδιο τρόπο παραγωγής λιθίου, ακόμη και με τον ίδιο τρόπο. Πρακτικά μόνο το λίθιο αντικαθίσταται από νάτριο». Αλλά από τη μια πλευρά, αυτό το στοιχείο απαιτεί επίσης σπάνιες πρώτες ύλες εκτός από το λίθιο και δεν μπορεί να ενσωματωθεί με το λίθιο στην ίδια διαδικασία ανακύκλωσης. Αλλά το σημείο κόλλησης είναι διαφορετικό: η ενεργειακή πυκνότητα είναι χαμηλότερη, περίπου το ένα τέταρτο της λείπει από το στοιχείο λιθίου. Μέσα: Το πλεονέκτημα τιμής αγοράζεται και πάλι σε βάρος της σειράς. Όμως, ο ερευνητής μπαταριών Marcus Jahn προσπαθεί να εξηγήσει γιατί αυτή η τεχνολογία εξακολουθεί να έχει δυνατότητες: "Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι η ζήτηση για ηλεκτρικά αυτοκίνητα θα αυξηθεί σημαντικά τώρα και στο μέλλον. Άρα χρειάζεστε γρήγορα πολλές μπαταρίες και δεν χρειάζεται κάθε χρήστης ηλεκτρικού αυτοκινήτου εμβέλεια 700 χιλιομέτρων. Εδώ η μπαταρία ιόντων νατρίου μπορεί να είναι ένας καλός συμβιβασμός μεταξύ της εμβέλειας, της διαθεσιμότητας και της τιμής." Στο τέλος της συνέντευξής μας, ρωτήσαμε τον ερευνητή τι τύπο μπαταρίας θα χρησιμοποιήσουμε μεσοπρόθεσμα, τα επόμενα πέντε χρόνια. Η απάντηση: «Ο τύπος ιόντων λιθίου θα κυριαρχεί μέχρι τότε». Αλλά αυτό που ακολουθεί είναι ακόμα ένα ανοιχτό ερώτημα που βασίζεται στην τρέχουσα κατάσταση της έρευνας.

Ιόν λιθίου

+ υψηλή ενεργειακή πυκνότητα

+ σταθερότητα στερεού κύκλου

+ εκτεταμένη έρευνα

- ακριβό

– παραγωγή έντασης πόρων

– σύνθετη ανακύκλωση

Φωσφορικό λίθιο σίδηρο

+ φθηνότερο

+ πολύ υψηλή σταθερότητα κύκλου

+ λιγότερο ευαίσθητο στη θερμοκρασία

– χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα

Ιόντα νατρίου

+ Το νάτριο είναι άφθονο και είναι εύκολο να το αποκτήσετε

+ άρα φθηνότερο

+ Μπορεί να παραχθεί σε γραμμές παραγωγής ιόντων λιθίου

– χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα

– έως και λίθιο, το οποίο είναι εξίσου εντάσεως πόρων για παραγωγή

– σύνθετη ανακύκλωση