Autor Anthony King tvrdi da će ekološka budućnost industrije u Evropi možda ovisiti o elementu koji je dio osnovnih kućanskih potrepština - kuhinjskoj soli.
Dr. John Abou-Rjeily, istraživač u firmi Tiamat Energy iz Francuske, upotrebljava natrij za razvoj punjivih baterija. Natrij je sastavni dio natrijeva klorida, kultnog spoja koji je zapravo stručni naziv za običnu so.
Ideja koja se krije iza natrij-ionskih baterija zapravo je želja da se smanji ovisnost Evrope o litij-ionskim baterijama koje služe za napajanje električnom energijom svega od četkica za zube i mobilnih telefona do motocikala i automobila.
Današnje baterije uključuju materijale kao što je litij, nikal i kobalt koji su kako deficitarni tako i toksični, dok je natrij jedan od elemenata kojega na Zemlji ima u velikim količinama.
"Natrij-ionske baterije temelje se na materijalima koji su dostupni u puno većim količinama i koji su sigurniji od litij-ionskih baterija", rekao je About-Rjeily. Iona litija te kobalta i nikla nema dovoljno kako bi se zadovoljile potrebe svih ljudi.
Dr John Abou-Rjeily razvojni je inženjer odgovoran za istraživanja u firmi Tiamat koja dizajnira i proizvodi natrij-ionske baterije.
Abou-Rjeily bio je na čelu istraživačkog projekta koji je finansirala EU, a koji je za cilj imao razvoj natrij-ionskih baterija koje su komercijalno privlačne i koje mogu služiti kao novi temelj za proizvodnju u Evropi. Pod nazivom NAIMA, taj je projekt trajao od decembra 2019. do maja 2023. Uključivao je firme, istraživačke institucije i univerzitete iz Bugarske, Belgije, Francuske, Njemačke, Nizozemske, Slovenije, Španije i Švedske.
Punjenje baterija
Baterije su u fokusu kada je u pitanju nastojanje Evrope da zamijeni fosilna goriva obnovljivim izvorima energije kao što su vjetar i solarna energija. Čišća energija u Evropi zahtijeva nove kapacitete pohrane koje baterije mogu osigurati. Evropsko tržište baterija moglo bi vrijediti čak 250 milijardi eura godišnje od 2025. Evropa ima za cilj povećati svoj udio u globalnoj proizvodnji baterijskih ćelija na čak 25 posto u ovoj deceniji s 3 posto u 2018., umanjujući azijsku dominaciju od 85 posto.
EU finansira niz istraživačkih projekata kako bi se osiguralo da Evropa ima industrijsku bazu i opskrbnu mrežu koja može zadovoljiti rastuću potražnju za baterijama.
Istraživanje pokriva sve segmente opskrbnog lanca, od pristupa sirovinama potrebnim za izradu baterija i infrastrukture potrebne za skladištenje energije do 'pametnih mreža', koje automatski pune vozila kada je energija najjeftinija, i dizajna baterija koji osigurava recikliranje.
Litij-ionske baterije mogu pohraniti velike količine energije na malenom prostoru, što ih čini prvim izborom kada su u pitanju pametni telefoni i električna vozila. Natrij-ionske baterije nešto su veće i potencijalno jeftinije, što ih čini kandidatom za pohranu energije u domovima, električnim alatima i malenim vozilima.
Abou-Rjeily, školovani hemičar iz Libanona preselio se u Francusku 2016. kako bi se posvetio ekološkoj održivosti.
Blizak mu je rad firme Tiamat čije natrij-ionske baterije ne uključuju litij, kobalt i bakar te također izbjegavaju nikal. Firma je podružnica Francuskog nacionalnog centra za naučn a istraživanja ili CNRS-a, koji je bio među učesnicima u projektu NAIMA. Litij, kobalt, bakar i nikal nalaze se na EU popisu kritičnih sirovina, čime se naglašava zabrinutost u Evropi kada su u pitanju oslanjanje na strane dobavljače i nedostaci u opskrbi.
Naprimjer, kada su u pitanju litij-ionske baterije, Kina je u 2021. proizvela gotovo 80 posto ukupno proizvedenih baterija ove vrste.
Nadalje, očekuje se da većina globalne proizvodnje litij-ionskih baterija bude usmjerena na automobilsku industriju.
Firma Tiamat planira u 2026. otvoriti gigatvornicu u francuskom gradu Amiensu za proizvodnju natrij-ionskih baterija prikladnih prije svega za opremu kao što su električni alati, prema istraživaču Abou-Rjeily.
Rekao je da je projekt NAIMA pomogao unaprjeđivanju znanja o baterijama ove firme.
Projekt je pomogao partnerima i da naprave korak unaprijed kada je u pitanju tip natrij-ionskih baterija za pohranu obnovljive energije. Ta vrsta baterije mogla bi jednoga dana biti prikladna i za neke automobile.
Iako nikada ne bi doveo u pitanje kapacitet litij-ionskih baterija od 500 kilometara, ovaj tip natrij-ionskih baterija mogao bi biti konkurentniji za manje dionice, smatra Abou-Rjeily.
"One bi mogle biti jeftinije za kratke i srednje dionice vožnje", rekao je.
Baza
Energetska veza između automobila i domova putem natrij-ionskih baterija vizija je dr Magdalene Graczyk-Zajac, gostujuće profesorice na Tehničkom univerzitetu Darmstadt u Njemačkoj.
Budući da radi i kao elektrohemičarka u njemačkoj energetskoj firmi EnBW, uključena je i u projekt koji finansira EU, a koji za cilj ima razvoj natrij-ionske baterije za domove. Projekt se provodi pod nazivom SIMBA, a njegov se završetak planira u junu 2024. nakon tri i po godine.
Graczyk-Zajac oslikava budućnost u kojoj se energija prikupljena fotonaponskim panelima u domovima pohranjuje u punjivu kućnu natrij-ionsku bateriju. Baterija bi tada služila za napajanje domova električnom energijom i punjenje električnih vozila članova domaćinstva.
Dr. Graczyk-Zajac rekla je da bi takav scenarij značio veliko smanjenje troškova transporta.
"Svoj biste automobil mogli voziti besplatno od osam do devet mjeseci godišnje", dodala je.
Pogodnosti za domaćinstva
I dok natrij-ionske i litij-ionske baterije rade na sličan način, ioni natrija veći su od iona litija. To je jedan od razloga zašto natrij-ionske baterije zauzimaju nešto više prostora.
Prema dr. Graczyk-Zajac takvu bi se bateriju smjestilo ispod zemlje ili u garažu, pa nešto veća baterija ne bi predstavljala problem.
Projekt SIMBA koji uključuje gotovo 20 istraživačkih instituta, sveučilišta i firmi iz cijele Evrope, kombinira neke od ključnih komponenti kućne natrij-ionske baterije za laboratorijska testiranja.
Jedan dio, anoda, izrađen je od tvrdog ugljika, koji može biti proizveden od drveta ili biološkog otpada. Drugi dio, katoda, može biti izrađen od materijala koji se naziva Pruska bijela (Prussian White).
Dok litij-ionske katode često sadržavaju kobalt, ova katoda izrađena od materijala Pruska bijela sadržava željezo, koje je puno rasprostranjeniji i jeftiniji metal.
Tu je katodu proizvela tvrtka Altris, izvedenica iz 2017. Sveučilišta Uppsala u Švedskoj, jednog od učesnika u projektu SIMBA.
Firma Altris dospjela je na naslovne stranice u novembru 2023. kada je Northvolt, njen industrijski partner sa sjedištem u Švedskoj, najavio da će proizvoditi baterije u Evropi s katodom.
Općenito, natrij-ionske baterije obećavaju domaćinstvima u Evropi priliku za jeftinijom i čistijom energijom.
Baterije također nude mogućnost finansijske dobiti koja se ostvaruje putem pohrane, a zatim prodaje viška električne energije distribucijskoj mreži kada je kućna proizvodnja veća od potrebe ili za kasniju upotrebu u kući.
"Vlasnik domaćinstva može uštedjeti više samo čuvanjem proizvedene energije", rekla je.
Ovaj je članak izvorno objavljen u časopisu Horizont, časopisu za istraživanje i inovacije EU.
