EN
Оскільки світ рухається до відновлюваних джерел енергії, потреба в рішеннях зберігання енергії досягла нового рівня пріоритету. Розвиток натрієво-іонних акумуляторів має потенціал змінити сучасний ландшафт систем зберігання енергії. Цей блог пояснює, чому натрієво-іонні акумулятори набирають популярності, їхні переваги порівняно з літій-залізними акумуляторами та яку роль вони зіграють у майбутньому зберігання енергії.
Переваги натрію: доступність та доступна ціна
Порівняно з літій-іонними акумуляторами (LIBs), натрієві акумулятори (SIBs) не менш ефективні, а можливо, навіть більш ефективні, враховуючи нижчу вартість натрію та його велику доступність порівняно з літієм. Оскільки електромобілі та відновлювані джерела енергії стимулюють глобальний попит, потреба в альтернативних технологіях акумуляторів є надзвичайною. Натрій, особливо шостий за поширенням елемент на Землі, не викликає занепокоєння, адже його легко отримати з солоних озер, морської води та навіть певних мінералів. Це спрощує процес отримання, що безпосередньо призводить до нижчих витрат на виробництво. Натрієві матеріали, як правило, на 30–50% дешевші за літієві, що сприяє масштабуванню інфраструктури зберігання енергії. Оскільки натрієво-іонні акумулятори можуть використовувати натрієві іони як носії заряду, вони є більш екологічно чистими та можуть зменшити тиск на ресурси літію, прив'язані до окремих країн із обмеженими ланцюгами поставок.
Екологічні переваги: Більш зелений шлях енергетики
Зменшення екологічного впливу є однією з переваг натрієвих акумуляторів. Видобуток літію, наприклад, потребує великої кількості води під час видобутку в районах, таких як пустеля Атакама в Чилі, де виробництво літію вичерпує запаси води й забруднює ґрунт. Натомість, добування натрію через опріснення морської води або видобуток солі є набагато простішим і менш травматичним, при цьому викиди вуглекислого газу значно нижчі. Крім того, процес виготовлення натрієвих акумуляторів використовує менше токсичних хімічних речовин, що зменшує ризики забруднення під час виробництва. Порівняно з літій-іонними акумуляторами, натрієві акумулятори мають кращу термічну стабільність, що зменшує ризик теплового неконтрольованого розгону й виникнення пожеж. Це спрощує переробку й зменшує екологічний шкід для навколишнього середовища на етапі утилізації. Ці переваги сприяють використанню натрієвих акумуляторів для масового зберігання енергії, підтримуючи ініціативи щодо скорочення вуглецевого сліду.
Прориви у продуктивності: зменшення розриву з літій-іонними акумуляторами
Прогалини в продуктивності між натрієвими та літієвими акумуляторами звузилися завдяки новим досягненням у науці про матеріали. Виникали проблеми з густиною енергії та терміном служби ранніх натрієвих акумуляторів, але сучасні інновації подолали ці проблеми. Дослідники розробили катоди високої продуктивності, які включають шаруваті оксиди перехідних металів і аналоги Пруссіанського синього, що підвищують рухливість іонів натрію і збільшують густину енергії до приблизно 160–200 Вт·год/кг, чого цілком достатньо для багатьох потреб стаціонарного зберігання. Аноди з твердого вуглецю, які виготовляють як із біомаси, так і синтетичним шляхом, забезпечують стабільне інтеркалювання іонів натрію, тому термін служби збільшився до понад 3000 циклів зарядки-розрядки в лабораторних умовах. Ці поліпшення дозволяють використовувати натрієві акумулятори для різноманітних застосувань, у тому числі для інтегрованих систем зберігання енергії в житлових будинках та надійного резервного живлення для комерційних будівель. Крім того, натрієві акумулятори добре працюють при екстремальних температурах, витримуючи пониження до -20°C і підвищення до 60°C без втрати функціональності. Це робить їх корисними в широкому діапазоні кліматичних умов — від полярних до пустельних регіонів.
Технологія натрієво-іонних акумуляторів: гонка за комерціалізацією
У сфері технології натрієвих акумуляторів (SIB) кілька виробників і науково-дослідні центри вже працюють над її комерційною доцільністю. Китайські компанії, зокрема CATL і BYD, планують розпочати масове виробництво SIB до 2025 року для використання в системах зберігання енергії та доступних електромобілях. Стартапи в Європі, такі як Tiamat Energy, зосереджені на застосуванні у масштабах мережі та співпрацюють з енергетичними компаніями, щоб використовувати натрієві акумулятори в проектах відновлюваної енергетики. Ці зусилля пов’язані з тим, що натрієві акумулятори простіше масштабувати порівняно з літій-іонними. Компанії комунального сектора особливо зацікавлені у використанні SIB для зберігання енергії в мережі, адже ці батареї необхідні для балансування переривчастого надходження сонячної та вітрової енергії. У віддалених регіонах SIB підвищують доступність та стійкість енергетики, оскільки їх можна отримувати локально замість доставки, як літієві акумулятори. Майбутнє: Зростання у напрямку сталого розвитку
Майбутній розвиток натрієвих акумуляторів залежить від більшої кількості досліджень та кращого підтримуючого політичного регулювання. Створення нової батарейної фабрики у Сполучених Штатах через Міністерство енергетики США та ініціатива щодо натрієво-іонних акумуляторів у Європі фінансують проекти, спрямовані на подальше покращення продуктивності та вартості SIB. Експерти в галузі оцінюють, що до 2030 року натрієві акумулятори отримають 20–30 % ринку стаціонарного зберігання енергії, а їхня ціна становитиме приблизно 50 доларів за кВт·год, що буде високо конкурентоспроможним порівняно з літій-іонними акумуляторами. Проте оптимізація виробничих процесів та забезпечення стабільного постачання натрію високої чистоти досі залишається проблемою та недосяжною метою. Але одне невідворотне — за SIB значний імпульс. З постійним зростанням обсягів виробництва поновлюваної енергії виникає нагальна потреба у дешевих і стійких рішеннях для зберігання, які можуть реалізувати саме натрієві акумулятори. Їхнє основне використання у системах стаціонарного зберігання енергії доповнює наявні літій-іонні акумулятори в електромобілях і дозволяє перейти до більш різноманітної екосистеми акумуляторів.
Підсумовуючи, акумуляторна батарея на натрієвих іонах стала революційним досягненням у галузі технологій зберігання енергії. Вони дешевші, простіші у виробництві та більш ефективні порівняно з літій-іонними аналогами. Зростання їхньої ефективності та нижча вартість на одиницю використання сприяють їхньому широкому застосуванню. Оскільки ці батареї продовжують удосконалюватися й стають звичайнішими, вони суттєво допоможуть у забезпеченні доступної та надійної зеленої енергії для майбутнього.