EN
S tím, jak svět směřuje k obnovitelným zdrojům energie, dosáhla potřeba řešení pro ukládání energie nové úrovně priority. Vývoj baterií na bázi sodíku má potenciál změnit tento trh systémů pro ukládání energie. Tento článek vysvětluje, proč baterie na bázi sodíku získávají na popularitě, jejich výhody oproti lithium železným bateriím a jakou roli budou hrát v budoucnosti ukládání energie.
Případ pro sodík: hojnost a dostupnost
Ve srovnání s LIB jsou iontové baterie sodné stejně účinné, pokud ne i účinnější, vzhledem k nižším nákladům sodíku a jeho hojné dostupnosti ve srovnání s lithiem. Vzhledem k tomu, že světovou poptávku po elektrických vozidlech a obnovitelných zdrojích energie napájí, je naléhavá potřeba alternativních technologií baterií. Nátrium, zvláště šestý nejrozšířenější prvek na Zemi, nepředstavuje žádný problém, protože může být snadno získán ze slaných jezer, mořské vody a dokonce i z určitých minerálů. Tato snadná akvizice se přímo překládá i do nižších výrobních nákladů. Materiály na bázi sodíku jsou obvykle o 30-50% levnější než lithium, což pomáhá rozšiřovat infrastrukturu pro skladování energie. Jelikož jsou sodíkové iontové baterie schopny používat ionty sodíkové jako nosiče náboje, jsou šetrnější k životnímu prostředí a mohou zmírnit tlak na zdroje lithia v určitých zemích s řídkými dodavatelskými řetězci.
Výhody pro životní prostředí: Cesta k ekologické energii
Snížení dopadu na životní prostředí je jednou z výhod baterií na sodíkové ionty. Těžba lithia, například v poušti Atacama v Chile, je proces náročný na vodu, při kterém dochází k vyčerpávání zásob vody a kontaminaci půdy. Naopak získávání sodíku pomocí odměňování mořské vody nebo těžbě soli je mnohem jednodušší a méně invazivní, přičemž také uvolňuje méně oxidu uhličitého. Kromě toho výrobní proces baterií na sodíkové ionty využívá méně toxických chemikálií, čímž se snižuje riziko znečištění během výroby. Oproti lithiově-iontovým bateriím mají sodíkově-iontové baterie lepší tepelnou stabilitu, díky čemuž je nižší riziko tepelného úniku a požárů. To usnadňuje recyklaci a snižuje ekologické škody na konci životnosti. Tyto výhody podporují využití sodíkových iontových baterií pro rozsáhlé ukládání energie a zároveň napomáhají iniciativám zaměřeným na snižování uhlíkové stopy.
Průlomy výkonu: Snižování rozdílu oproti lithiu
Díky novým pokrokům v oblasti materiálového inženýrství se podstatně zmenšily výkonové rozdíly mezi sodíkově-iontovými a lithiovými bateriemi. První generace SIB měla problémy s energetickou hustotou a životností, ale moderní inovace tyto nedostatky překonaly. Výzkumníci vyvinuli vysokopevné katody, jak na bázi vrstvených přechodných kovových oxidů, tak i analogy pruské modři, které zvyšují pohyblivost sodíkových iontů a jejichž energetická hustota dosahuje 160 až 200 Wh/kg, což je dostačující pro mnoho aplikací stacionárního ukládání energie. Anody z tvrdého uhlíku, které jsou buď vyrobené z biomasy, nebo syntetického materiálu, umožňují stabilní interkalaci sodíkových iontů, čímž byla životnost prodloužena na více než 3000 nabíjecích a vybíjecích cyklů za laboratorních podmínek. Díky těmto vylepšením lze nyní SIB použít v široké škále aplikací, včetně integrovaných domácích systémů ukládání energie a spolehlivého nouzového napájení pro komerční budovy. Kromě toho mají SIB vynikající výkon i v extrémních teplotních podmínkách – od -20°C po 60°C bez újmy na funkčnosti. To z nich činí vhodnou volbu pro použití ve velmi různorodém klimatu, od polárních oblastí až po pouště.
Technologie sodíkových baterií: Závod k commercializaci
V oblasti technologie sodíkových baterií (SIB) již několik výrobců a výzkumných center pracuje na její komerční životaschopnosti. Čínské společnosti, zejména CATL a BYD, plánují zahájit sériovou výrobu SIB do roku 2025 pro použití v systémech ukládání energie a cenově dostupných elektrických vozidlech. Startupy v Evropě, jako je Tiamat Energy, se zaměřují na aplikace pro energetickou síť a spolupracují s energetickými společnostmi na využití sodíkových baterií v projektech obnovitelné energie. Tyto úsilí vycházejí z faktu, že sodíkové baterie jsou snazší škálovat než lithiové baterie. Energetické společnosti mají zvláštní zájem o využití SIB pro ukládání energie v síti, protože tyto baterie jsou potřebné k vyrovnávání nepřetržitě dostupné solární a větrné energie. Ve vzdálených oblastech SIB zvyšují přístup k energii a udržitelnost, protože mohou být získány lokálně, na rozdíl od lithiových baterií, které je třeba doveze. Budoucnost: Rozvoj směřující k udržitelnému výhledu
Budoucí vývoj baterií se sodíkovou technologií závisí na více výzkumu a lepších politikách, které by je podpořily. Výstavba nové výrobní linky pro baterie v USA prostřednictvím Ministerstva energetiky a iniciativa pro sodíkové baterie v Evropě financují projekty zaměřené na další zlepšení výkonu a nákladů SIB (sodíkových iontových baterií). Odborníci odhadují, že sodíkové baterie do roku 2030 získají 20–30 % trhu s pevnými systémy pro ukládání energie a cena dosáhne přibližně 50 dolarů za kWh, což je vysoce konkurenceschopné ve srovnání s lithiově-iontovými bateriemi. Optimalizace výrobních procesů a zajištění stabilního dodávání sodíku vysoké čistoty však stále zůstává otázkou a nedosažitelné. Ale jedna věc je nezpochybnitelná – za SIB je obrovský elán. S neustále rostoucím výstupem obnovitelné energie bude existovat naléhavá potřeba levných a udržitelných řešení pro ukládání a sodíkové baterie jsou schopny tyto požadavky splnit. Jejich primární použití v pevných systémech pro ukládání energie doplňuje stávající lithiově-iontové baterie v elektrických vozidlech a umožňuje vyvážený přechod k více diverzifikované bateriovému ekosystému.
Shrnutí: Baterie na sodíkové ionty se stala revoluční inovací v oblasti technologií ukládání energie. Jsou levnější, snadněji vyráběné a více využitelné než jejich lithiové protějšky. Jejich rostoucí účinnost a nižší náklady na jedno použití představují další výhodu pro jejich široké uplatnění. Jakmile projdou tyto baterie dalším zdokonalováním a stanou se běžnějšími, výrazně přispějí k našim snahám o poskytování nízkonákladové a spolehlivé zelené energie pro budoucnost.