Technologia baterii znalazła się w centrum globalnej transformacji energetycznej, gdy rządy przyspieszają wysiłki na rzecz zastąpienia paliw kopalnych. Choć systemy litowo-jonowe pozostają dominujące zarówno w pojazdach elektrycznych, jak i w magazynowaniu energii, uwagę coraz częściej przyciąga nowy konkurent: baterie sodowo-jonowe — w praktyce oparte na składnikach pochodzących z soli kuchennej. Sód należy do najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków w skorupie ziemskiej, a jego powszechna dostępność od dawna czyni go atrakcyjnym kandydatem na chemię baterii, która mogłaby uniknąć presji kosztowej i ograniczeń podażowych związanych z litem, wymagającym wydobycia z ograniczonych złóż solanek lub kopalń skał twardych.

Na początku tego miesiąca chińskie media podały, że pierwsza na świecie ciężarówka górnicza zasilana baterią sodowo-jonową została dostarczona do kopalni, w której będzie użytkowana. Według Car News China, bateria ma pojemność 676 kWh oraz gęstość energii 165 Wh/kg — nadal poniżej zakresu typowego dla komercyjnych ogniw litowo-jonowych, które zwykle osiągają 200–300 Wh/kg, ale wystarczająco dla zastosowań ciężkich, gdzie masa ma mniejsze znaczenie niż koszt i trwałość. Producent, Hina Battery, poinformował, że system można naładować w 20 do 25 minut. W raporcie wskazano również, że bateria jest oceniana na 8 000 cykli ładowania i rozładowania, co odpowiada średniej żywotności standardowej ciężarówki górniczej.

Amerykańskie firmy równolegle rozwijają własne programy sodowo-jonowe, dążąc nie tylko do stworzenia realnej alternatywy dla technologii litowo-jonowej, ale także do budowy łańcuchów dostaw niezależnych od Chin. Chiny obecnie dominują w globalnej produkcji baterii i przetwarzają znaczną część kluczowych minerałów wykorzystywanych w bateriach, w tym litu, kobaltu i grafitu, a ta koncentracja skłoniła do reakcji politycznych zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i w Unii Europejskiej. Pisząc w Wall Street Journal, kolumnista technologiczny Christopher Mims określił baterie sodowo-jonowe jako „China-free” i stwierdził, że technologia „ma potencjał, aby pomóc każdemu krajowi na Ziemi uniezależnić się od Chin w zakresie baterii oraz surowców krytycznych, które są do nich wykorzystywane”.

Mimo optymizmu technologia sodowo-jonowa pozostaje stosunkowo nowa i mierzy się z istotnymi wyzwaniami technicznymi. Niedawny raport PV Magazine wskazał gęstość energii jako kluczową wadę, obok krótszej żywotności operacyjnej w porównaniu z odpowiednikami litowo-jonowymi. Według raportu większy promień jonowy sodu „wywołuje większe naprężenia mechaniczne w materiałach elektrod i może przyspieszać degradację”.

Te ograniczenia wyjaśniają, dlaczego Mims z Wall Street Journal pisał o sodowo-jonowych bateriach jako o technologii, która „potencjalnie” mogłaby zastąpić rozwiązania litowo-jonowe — potencjał jest widoczny, ale najpierw trzeba usunąć lub ograniczyć wady. Na razie systemy sodowo-jonowe są zwykle postrzegane jako lepiej dostosowane do magazynowania stacjonarnego i zastosowań ciężkich, gdzie niższa gęstość energii jest akceptowalnym kompromisem w zamian za niższe koszty materiałowe i mniejsze ryzyko pożaru.

Chiny nadal przodują w komercyjnym wdrażaniu alternatyw sodowo-jonowych, ale postęp zachodzi także gdzie indziej. Artykuł Wall Street Journal przedstawił Peak Energy, amerykański startup celujący w rynek magazynowania energii w skali sieci, obecnie zdominowany przez Teslę. Spółka stawia na technologię sodowo-jonową, licząc na baterie potencjalnie tańsze, bardziej niezawodne i mniej podatne na zapłon — jedno z najpoważniejszych zagrożeń związanych z systemami litowo-jonowymi z uwagi na ryzyko niekontrolowanego wzrostu temperatury.

Inne amerykańskie firmy również rozwijają własne baterie sodowo-jonowe, co wskazuje na postrzegany silny popyt na takie alternatywy. Duża część tego popytu wydaje się związana z szybkim rozwojem centrów danych w całym kraju. Wynika to oczywiście z potrzeby stałego i niezawodnego dostępu do energii elektrycznej, połączonej z ambicją korzystania z niskoemisyjnej energii. Dochodzą do tego opóźnienia w przyłączaniu do sieci, które skłaniają operatorów centrów danych do wybierania instalacji solarno-magazynowych na miejscu, aby szybciej uzyskać dostęp do energii, jak ponownie podał w tym miesiącu PV Magazine.

Rozwiązanie problemu baterii i opracowanie technologii, która byłaby jednocześnie niezawodna, długowieczna, tania i bezpieczna, od lat pozostaje poza zasięgiem branży technologicznej. Mimo to postęp jest widoczny, a alternatywne chemie baterii stopniowo podważają dominację systemów litowo-jonowych. Zanim jednak zagrożą one tej dominacji — jeśli w ogóle — minie zapewne jeszcze sporo czasu, ale technologiczne zróżnicowanie w obszarze baterii jest zawsze dobrym kierunkiem.

Przez Irinę Slav dla Oilprice.com