Alguses uued akud

Alguses uued akud

Kolmandikul Hiinas müüdavatest uutest autodest on juba pistik, mis tähendab, et tegemist on puhtalt elektri- või hübriidvariantidega. Trend on järsult tõusmas. Euroopas tehakse kõik poliitilised jõupingutused elektriautode turule toomiseks; sisepõlemismootorid loetakse. Kuigi elektriautod koosnevad oluliselt vähemast osast, on neil olulisi eristavaid omadusi. Kui sisepõlemismootorite puhul oli küsimus, kas diisel või bensiin, siis elektrisõidukite puhul on küsimus selles, milline akutehnoloogia kere sees on. Praegu domineerib liitium-ioonaku. Kuid teised tehnoloogiad püüavad kaasa lüüa, eriti naatriumioonakud ja liitiumraudfosfaatakud. Nagu sageli juhtub, pole praegu ühtegi akutehnoloogiat, mis suudaks kõike: kõrge energiatihedus, suured laadimisvoolud, kõrge tsükli stabiilsus, leegiaeglustaja ja seda kõike madalaima hinnaga 100-protsendilise taaskasutusmäära ja hõlpsasti kättesaadavate toorainetega. Kui see kõik ühte tehnoloogiasse koondada, poleks e-mobiilsusel enam kriitikat. Kuid tõsiasi: igal akutehnoloogial on oma eelised ja puudused. Neid tuleb hoolikalt kaaluda, et oleks võimalik valida vastava rakenduse jaoks parim tehnoloogia. Elektriautodel on aga massiliselt vastandlikud eesmärgid: ühest küljest peaks sõiduulatus olema võimalikult pikk, kuid auto peaks olema masside jaoks odav. Tänase seisuga pole see võimalik! Kui aga eesmärke ühes või teises suunas nihutada, võivad alternatiivsed akutehnoloogiad juba põnevaid eeliseid pakkuda.

Rusikareegel on: mida suurem on aku, seda pikem on tööulatus. Aga ka: mida kõrgem on hind. Miks on liitiumioonakul praegu selline domineeriv positsioon? Küsime teadlaselt Marcus Jahnilt, Austria Tehnoloogiainstituudi (AIT) akutehnoloogiate kompetentsiüksuse juhilt ja erinevate akutehnoloogiate tõelise eksperdilt. "Praegu kasutusel oleva liitiumioontehnoloogiaga oleme teadnud juba 1990. aastate algusest. Nüüd oleme aga suutnud elemendid oluliselt võimsamaks muuta. Sellegipoolest töötame seda tüüpi akudega juba füüsilise piiri lähedal. Mingeid olulisi hüppeid siin enam oodata ei saa." Liitiumioonakudel on mõned vaieldamatud eelised: neil on suur võimsustihedus, nende tööiga on umbes 1000 laadimistsüklit ja nende ehitamine on suhteliselt ohutu. Negatiivne külg: madalad temperatuurid pole teie sõber, ringlussevõtt on praegu endiselt väga kallis – kuna see on keeruline – ja eelkõige kasutatakse haruldasi materjale, nagu nikkel, mangaan ja koobalt. Rääkimata sellest, et liitiumi kaevandamine on väga saastav ning enamik maardlaid on teada Lõuna-Ameerikas ja Austraalias, mis avab ka “geopoliitilise sõltuvuse” – mida uurija Jahn ei kirjelda.

Kui aku odavneb, odavneb kogu elektriauto. Seetõttu tegeletakse intensiivselt alternatiivide uurimisega. Praegu on kaks tehnoloogiat, mis võiksid – teatud vaatenurgast – konkureerida liitiumioonakudega: liitiumraudfosfaataku (lühendatult LFP) või naatriumioonakud. Mõlemal variandil on oma eelised ja puudused. Ford kasutab juba mõne mudeli puhul LFP akut, sest see pakub tootja sõnul umbes 15 protsendi suurust hinnaeelist. Täiendavad eelised: Kõrge tsükli stabiilsus, vähem tundlik temperatuuri suhtes, ei vaja haruldasi tooraineid ja on peaaegu 100 protsenti taaskasutatav, ainult elektrolüüt tuleb utiliseerida. See tähendab, et LFP akud võivad muuta elektriauto käivitamise taskukohasemaks. Negatiivne külg: energiatihedus on väiksem, nii et sama vahemiku jaoks on vaja rohkem elemente kui liitiumioonaku puhul. See tõstaks taas kaalu – ja ka hinda. Kui aga seda tehnoloogiat kasutatakse sõidukites, mis ei pea saavutama maksimaalset sõiduulatust, pakub see selget kulu- ja keskkonnaeelist. Teadlane Marcus Jahn hindab energiatiheduse erinevust umbes 20 protsendini. "Siin ei tohiks eesmärk olla liitiumioonaku 1:1 vahetamine LFP aku vastu, vaid õige kasutamise korral võib tehnoloogia olla kulutõhus alternatiiv, kui sihtotstarve on vastavalt valitud," ütleb teadlane.

Naatriumioonakud teevad praegu Hiinas endale nime ja naudivad kasvavat populaarsust. Elementide väga positiivseid omadusi võib kinnitada ka AIT teadur Marcus Jahn: "Naatriumioonakut on intensiivselt uuritud umbes seitse aastat. Tehnoloogia oli algselt ette nähtud statsionaarseks tööks, kuna võimaldab atraktiivseid kulusid kilovatt-tunni kohta. Muud eelised: Naatrium on hõlpsasti kättesaadav kogu maailmas, mis vähendab kulusid. Lisaks saab elemente toota täpselt samal viisil kui liitium-aktsioonpatareisid. asendatakse naatriumiga." Kuid ühest küljest vajab see element peale liitiumi ka haruldasi tooraineid ja seda ei saa liitiumiga samas ringlussevõtuprotsessis integreerida. Kuid kleepumispunkt on erinev: energiatihedus on väiksem, liitiumelemendist on puudu umbes veerand. Tähendab: Hinnaeelis ostetakse jällegi vahemiku arvelt. Akuuurija Marcus Jahn aga püüab selgitada, miks sellel tehnoloogial veel potentsiaali on: "Ei tohi unustada, et nõudlus elektriautode järele kasvab oluliselt nii praegu kui ka tulevikus. Seega on akusid vaja kiiresti palju ning iga elektriauto kasutaja ei vaja 700-kilomeetrist sõiduulatust. Siin võib naatriumioonaku olla hea kompromiss sõiduulatuse, saadavuse ja hinna vahel." Intervjuu lõpus küsisime uurijalt, millist tüüpi akut kasutame keskpikas perspektiivis, järgmise viie aasta jooksul. Vastus: "Seni domineerib liitiumioontüüp." Kuid see, mis edasi saab, on praeguste uuringute seisu põhjal endiselt lahtine küsimus.

Liitiumi ioon

+ kõrge energiatihedus

+ tahke tsükli stabiilsus

+ põhjalikult uuritud

- kallis

– ressursimahukas tootmine

– kompleksne taaskasutus

Liitiumraudfosfaat

+ odavam

+ väga kõrge tsükli stabiilsus

+ temperatuuri suhtes vähem tundlik

- madalam energiatihedus

Naatriumioonid

+ Naatriumi on palju ja seda on lihtne hankida

+ seega soodsam

+ Saab toota liitium-ioon tootmisliinidel

- madalam energiatihedus

– kuni liitiumini, mille tootmine on samamoodi ressursimahukas

– kompleksne taaskasutus