Neodgovoran odnos prema očuvanju čovjekove okoline ugrozio je opstojnost naše planete i bilo je krajnje vrijeme da se u tom smjeru poduzmu sve dostupne mjere koje bi usporile daljnju ekološku katastrofu.
U brojnim segmentima života čine se napori za smanjenje opterećenja okoline, tako je sve aktuelnija proizvodnja elektroautomobila (drugi nazivi: elektromobili, električna vozila, EV), imajući u vidu činjenicu da su automobili veliki zagađivači čovjekove okoline.
Nova tehnološka rješenja su predmet kompeticije svjetske autoindustrije, a stručna javnost je kritična, tako da se dileme smjenjuju od upozorenja o nedostacima i nesigurnosti, prevashodno baterija koje se koriste, do optimizma i rezultata novijih istraživanja koja ukazuju na smjer razvoja elektromobila u budućnosti.
Zbog toga je potrebno biti dobro informisan i pratiti razvoj elektroautomobila, prvenstveno čvrstih baterija, kada već nismo sa svojim skromnim istraživačkim kapacitetima sposobni učestvovati u ovoj svjetskoj utakmici.
Možda će potpisnik ovog teksta biti malo neskroman i napomenuti da je bio dio velikog istraživačkog tima, koji je radio na optimiziranju čvrstih elektroda, koje su se u to vrijeme istraživale kao jedna od potencijalnih opcija.
Mogla su se nastaviti daljnja istraživanja jer postoje i danas respektabilni istraživači, ali očito nisu prava vremena za taj iskorak.
No, pogledajmo kako i u kom pravcu se kreće razvoj elektrovozila i čvrstih baterija:
Ključni razlozi za razvoj elektromobila
Ekološki razlozi: Klasični automobili s motorima s unutarnjim izgaranjem ispuštaju velike količine štetnih plinova (CO₂, NOx,), čestice čađi, koji doprinose globalnom zatopljenju i onečišćenju zraka.
Električna vozila (EV) smanjuju emisije, posebno kada koriste električnu energiju dobijenu iz obnovljivih izvora energije.
Ograničenost fosilnih goriva: Nafta nije obnovljivi resurs, a njene zalihe se postupno smanjuju, što dugoročno dovodi do rasta cijena i energetske nesigurnosti.
Električna energija, s druge strane, može se proizvoditi iz različitih izvora, što omogućuje balansiranje ekonomičnosti i zaštite okoline.
Tehnološki napredak: Razvoj baterija (posebno litijum-jonskih), poboljšanje elektromotora i sistema upravljanja omogućili su veću autonomiju, kraće vrijeme punjenja i bolje performanse električnih automobila.
Ekonomičnost: Električni automobili imaju niže troškove održavanja, jer imaju manje pokretnih dijelova od klasičnih vozila.
Također, punjenje električnom energijom često je jeftinije od goriva (benzin ili nafta), pogotovo uz kućne solarne panele.
Poticaji i regulative: Mnoge države uvode subvencije i porezne olakšice za kupovinu električnih vozila te najavljuju zabranu prodaje automobila s unutarnjim sagorijevanjem u budućnosti.
Povećana potražnja za inovacijama: Potrošači žele modernije, tiše i tehnološki naprednije automobile s autonomnim funkcijama i povezivošću s pametnim uređajima.
Sve ovo zajedno potaknulo je razvoj elektromobila koji danas postaju sve popularniji i dostupniji širom svijeta.
Ključ energetske tranzicije
Kako svijet sve više zamijenjuje snagu fosilnih goriva za elektrifikaciju bez emisija, baterije postaju vitalni alat za pohranu kako bi se olakšao energetski prijelaz.
Potražnja za baterijama koje će pohraniti energiju posljednjih je godina eksponencijalno porasla, ali tehnička revolucija baterija tek počinje.
U industriji baterija uveliko se investira u proizvodnju baterija kako bi se razvila održiva rješenja za pohranu energije koja podržavaju energetsku tranziciju.
Litijum-jonske baterije prvi put su se komercijalno pojavile ranih 1990-ih, a sada su glavni izbor za napajanje svega, od mobilnih telefona do električnih vozila i dronova.
Potražnja za litijum-jonskim baterijama za pogon električnih vozila i skladištenje energije bilježi eksponencijalni rast, povećavajući se sa samo 0,5 gigavat-sati u 2010. na oko 526 gigavat-sati deset godine kasnije.
Predviđa se da će se potražnja do 2030. povećati 15 puta, čime će se smanjiti cijena baterijskih tehnologija.
Upotreba baterija za skladištenje energije
Baterije se sve više koriste za skladištenje energije iz obnovljivih izvora, poput solarnih panela i vjetroturbina.
One omogućavaju stabilnost elektroenergetskog sistema, čuvajući višak energije proizveden tokom perioda niske potrošnje te isporučujući je kada je potrebna.
Litijum-jonske baterije su najčešće u upotrebi zbog visoke efikasnosti i dugog vijeka trajanja, dok se istražuju i druge tehnologije, poput natrijum-jonskih i čvrstih elektrolita.
Upotreba baterija u autoindustriji
Električna vozila (EV) koriste baterije kao primarni izvor energije.
Najzastupljenije su litijum-jonske baterije zbog njihove visoke gustine energije, relativno dugog vijeka trajanja i mogućnosti brzog punjenja.
Pored toga, automobilska industrija razvija i baterije na bazi čvrstih elektrolita koje bi trebalo da poboljšaju sigurnost i povećaju energetsku gustinu, tj. snagu.
Od čega se izrađuju baterije?
Baterije se sastoje od različitih materijala, u zavisnosti od tipa.
Najčešće litijum-jonske baterije sadrže:
Katodu (litijum-kobalt oksid, litijum-željezo-fosfat, litijum-nikal-mangan-kobalt oksid)
Anodu (grafit ili silicijum)
Elektrolit (tečni ili čvrsti, baziran na litijumovim solima)
Separator (polimerna membrana koja sprečava kratki spoj)
Utjecaj baterija na okoliš
Proizvodnja i upotreba baterija ima značajan ekološki utjecaj, uključujući:
Iskopavanje sirovina (litijum, kobalt, nikal), što može dovesti do uništavanja staništa i okoliša te zagađenja vode.
Prisutnost emisije CO₂ tokom proizvodnje, naročito u rudarskoj i prerađivačkoj industriji.
Opasnosti u proizvodnji i primjeni baterija
Eksplozije i požari: U praksi su zabilježeni mnogi slučajevi eksplozija baterija, posebno kod litijum-jonskih baterija, usljed pregrijavanja ili mehaničkog oštećenja.
Toksičnost materijala: Materijali koji se koriste za proizvodnju baterija kao kobalt, litijum i drugi teški metali mogu izazvati zdravstvene probleme i zagađenje.
Ekonomska i politička zavisnost: Rudarenje neophodnih sirovina često se nalazi u nestabilnim područjima što može izazvati probleme u snabdijevanju pa čak i biti razlog za pokretanje geopolitičkih ciljeva, čemu svjedočimo ovih dana.
Baterije igraju ključnu ulogu u energetskoj tranziciji, ali je potrebno dalje razvijati tehnologije proizvodnje i reciklaže kako bi njihov uticaj na okolinu bio što manji.
Šta se dešava sa baterijama koje nisu više u upotrebi
Baterije koje više nisu pogodne za vozila mogu se koristiti za stacionarna skladišta energije ("drugi život" baterija).
Nakon toga, mogu se reciklirati kako bi se izdvojili i ponovo iskoristili vrijedni materijali poput litijuma, nikla i kobalta.
Međutim, proces reciklaže je složen i još uvijek se razvija kako bi postao ekonomski isplativ.
Perspektiva primjene baterija
Iz svega navedenog jasno je da smo prilično daleko od optimalnih rješenja koja omogućuju lakšu, ekonomičniju i sigurnu upotrebu baterija.
Budućnost baterija uključuje:
Razvoj baterija sa čvrstim elektrolitom, koje su sigurnije i imaju veću gustinu energije.
Poboljšanje tehnologija reciklaže kako bi se smanjila zavisnost od rudarenja sirovina.
Razvoj alternativa litijumu, kao što su natrijum-jonske i vodonične baterije.
Veća primjena u mrežnim skladištima energije za podršku obnovljivim izvorima.
(Autor teksta je ekspert iz oblasti energetike)
