Rastući značaj baterija s natrijevim ionima u pohrani energije

Dok svijet prelazi na obnovljive izvore energije, potreba za rješenjima za pohranu energije dostigla je novi nivo prioritetnosti. Razvoj baterija s natrijevim ionima ima potencijal da promijeni ovaj pejzaž sustava za pohranu energije. Ovaj blog objašnjava zašto baterije s natrijevim ionima stječu popularnost, njihove prednosti u odnosu na litijske baterije i koju će ulogu igrati u budućnosti pohrane energije.

Prednost natrija: Obilje i dostupnost

U usporedbi s LIB-ovima, baterije na bazu natrijevih iona (SIB) jednako su učinkovite, ako ne i više, s obzirom da je natrij jeftiniji i dostupniji od litija. S električnim vozilima i obnovljivim izvorima energije koji potiču globalnu potražnju, nužna je alternativna tehnologija baterija. Natrij, posebno šesti najzastupljeniji element na Zemlji, ne predstavlja problem jer se može lako dobiti iz solanih jezera, morske vode i čak određenih minerala. Ova jednostavnost nabave direktno se ogleda u nižoj cijeni proizvodnje. Materijali na bazi natrija obično su 30-50% jeftiniji od litija, što pomaže u razmjeranju infrastrukture za skladištenje energije. Budući da baterije na natrijeve ione mogu koristiti natrijeve ione kao nositelje naboja, one su ekološki prihvatljivije i mogu ublažiti pritisak na resurse litija vezane uz određene zemlje sa oskudnim lancima opskrbe.

Ekološke prednosti: Zeleniji put energetike

Smanjenje utjecaja na okoliš jedna je od prednosti natrijevih ionskih baterija. Na primjer, ekstrakcija litija zahtijeva intenzivnu uporabu vode u rudarstvu u područjima poput Atacamske pustinje u Čileu, gdje rudarstvo litija iscrpljuje vodne resurse i zagađuje tlo. Naprotiv, dobivanje natrija kroz oporobu slane vode ili rudarstvo soli znatno je jednostavnije i manje invazivno, a također proizvodi manje emisije ugljičnog dioksida. Osim toga, proces proizvodnje natrijevih ionskih baterija koristi manje otrovnih kemikalija, čime se smanjuje rizik od zagađenja tijekom proizvodnje. U usporedbi s litij-ionskim baterijama, natrijeve ionske baterije imaju bolju termalnu stabilnost, što smanjuje rizik od termalnog bijega i požara. To pojednostavljuje recikliranje i smanjuje štetu po okoliš na kraju životnog vijeka baterije. Ove prednosti potvrđuju upotrebu natrijevih ionskih baterija za skalabilno pohranjivanje energije te podržavaju inicijative za smanjenje otiska ugljika.

Proboji u performansama: Smanjivanje jaza s litijem

Razlike u performansama između natrijevih i litijevih baterija su se smanjile zahvaljujući novim dostignućima u nauci o materijalima. Rani NIB-ovi su imali problema s gustinom energije i vijekom trajanja punjenja, ali moderne inovacije su prevazišle te probleme. Istraživači su razvili katode visokih performansi – i slojevite metalne okside prijelaznih metala i analoge Pruske plave – koji povećavaju pokretljivost natrijevih iona i dizu gustoću energije na oko 160 do 200 Wh/kg, što je dovoljno za mnoge stacionarne potrebe skladištenja energije. Anodi od tvrdog ugljika, koji se proizvode iz biomase ili sintetskih izvora, omogućuju stabilnu interkalaciju natrijevih iona, zbog čega je vijek trajanja ciklusa porastao na više od 3000 ciklusa punjenja-pražnjenja u laboratorijskim uvjetima. Ova poboljšanja omogućuju upotrebu NIB-a u raznim primjenama, uključujući integrirane sustave za pohranu energije u kućanstvima i pouzdanu rezervnu energiju za komercijalne zgrade. Također, NIB-ovi imaju izvrsne performanse kod ekstremnih temperatura, od smrzavanja na -20°C pa sve do zagrijavanja na 60°C bez gubitka funkcionalnosti. To ih čini korisnima u širokom rasponu klimatskih uvjeta, od polarnih do pustinjskih regija.

Tehnologija baterijskih ćelija sa natrijevim ionima: Trka prema komercijalizaciji

U području tehnologije baterija s natrijevim ionima (SIB), nekoliko proizvođača i istraživačkih centara već radi na komercijalnoj isplativosti ove tehnologije. Kineske kompanije, posebno CATL i BYD, planiraju započeti masovnu proizvodnju SIB-a do 2025. godine za upotrebu u sustavima za pohranu energije i električnim vozilima pristupačne cijene. Početne tvrtke u Europi, poput Tiamat Energy, fokusirane su na primjene u mrežnom mjerilu i surađuju s komunalnim tvrtkama kako bi koristile baterije s natrijevim ionima u projektima obnovljivih izvora energije. Ove se aktivnosti provode jer su baterije s natrijevim ionima lakše za skaliranje u usporedbi s litij-ionskim baterijama. Komunalne tvrtke posebno su zainteresirane za korištenje SIB-a za pohranu energije u mreži, budući da su te baterije potrebne za izjednačavanje povremeno dostupne solarne i vjetarne energije. U udaljenim regijama, SIB-ovi poboljšavaju pristup energiji i održivost jer se mogu proizvesti lokalno, za razliku od litijevih baterija koje se moraju uvoziti. Budućnost: Rast prema održivijoj perspektivi

Budući razvoj natrijevih ionskih baterija ovisi o dodatnim istraživanjima i boljim politikama koje će ih podržati. Izgradnja nove tvornice za proizvodnju baterija u Sjedinjenim Američkim Državama, kroz Ministarstvo energetike, te iniciativa za natrijeve ionske baterije u Europi financiraju projekte koji teže daljnjem poboljšanju učinkovitosti i troškova SIB-a. Stručnjaci iz industrije procjenjuju da će natrijeve ionske baterije do 2030. godine zauzeti 20-30% tržišta stacionarnog pohranjivanja energije, a cijena će iznositi oko 50 dolara po kWh, što je izuzetno konkurentno u odnosu na litij-ionske baterije. Optimizacija procesa proizvodnje i osiguranje stabilne opskrbe visokokvalitetnim natrijem još uvijek su pitanje i nedostupni. No jedna stvar je neupitna – SIB-ovi imaju veliki zamah. S rastućim obnovljivim izvorima energije, postojat će hitna potreba za jeftinim i održivim rješenjima za pohranu, a natrijeve ionske baterije sposobne su zadovoljiti te zahtjeve. Njihova primarna uporaba u sustavima stacionarnog pohranjivanja energije dopunjuje postojeće litij-ionske baterije u električnim vozilima i omogućuje uravnoteženi prijelaz prema raznolikijem ekosustavu baterija.

Zaključno, baterija s natrijevim ionima predstavlja revolucionarnu inovaciju u tehnologiji pohrane energije. Jeftinije su, lakše za proizvodnju i korisnije od svojih litijevih varijanti. Njihova rastuća učinkovitost i niža vrijednost po upotrebi pružaju dodatnu prednost njihovom širokom prihvaćanju. Dok se ove baterije dalje usavršavaju i postaju učestalije, značajno će doprinijeti našim nastojanjima da obezbijedimo jeftinu i pouzdanu zelenu energiju za budućnost.