Батериите с натрий могат да революционизират мрежата, домовете и електромобилите

Натриево-йонните батерии, много по-достъпната алтернатива на стандартните литиево-йонни батерии, са на ръба на комерсиализацията, обясняват експерти от Международната агенция за възобновяема енергия (IRENA) в анализ за EnergyPost.

Въпреки че в света има достатъчно литий, за да се постигнат глобалните цели за електрификация, затягането на търсенето и ограниченията във веригата на доставки сочат спешна необходимост от алтернатива. Цената на натриево-йонните батерии се очаква да бъде около 40-80 долара за киловатчас в сравнение със средно 120 долара/kWh за литиево-йонните аналози.

Натриевите батерии са по-безопасни и предлагат по-кратко време за зареждане и по-дълъг жизнен цикъл. Тяхната енергийна плътност обаче е по-ниска, което ги прави по-обемисти и по-тежки. Но при 160 ватчаса на килограм (Wh/kg) - което би трябвало да се подобри - това все още е достатъчно добро за градски електромобили, като китайските производители вече представиха натриеви компактни електромобили с пробег от 250 км.

Производственият капацитет се очаква да нарасне от 42 гигаватчаса (GWh) годишно през 2023 г. до 18 6GWh през 2030 г. - достатъчно за захранване на 4,6 милиона електромобила. А за електропреносната мрежа и домашното съхранение на енергия размерът не е проблем.

С възобновяеми енергийни източници (ВЕИ) в основата си глобалният енергиен преход към въглеродна неутралност ще изисква промени както в производството, така и в потреблението на енергия. Една от тези промени ще бъде евентуалната електрификация (пряка и непряка) на секторите за крайно потребление на енергия (включително сгради, транспорт и промишленост), което ще доведе до утрояване на глобалното търсене на електроенергия до 2050 г., показва прогноза за световния енергиен преход на IRENA.

Успешният преход изисква съхранение

При тези условия важността на съхранението на енергия за успешен преход не може да бъде надценена. Сценарият на IRENA за ограничаване на покачването на глобалните температури до 1,5 градуса по Целзий отчита необходимост от съхранение чрез батерии, за да предложи значителна гъвкавост на енергийната система, достигайки почти 360 GW до 2030 г. и 4100 GW до 2050 г.

Но отвъд енергийния сектор, съхранението чрез батерии ще играе решаваща роля в декарбонизацията на секторите за крайна употреба, като важен компонент за електрическите превозни средства например, които трябва да представляват 90% от автомобилния транспорт до 2050 г.

Проблемът с литиево-йонните батерии

Литиево-йонните батерии са в челните редици на съвременните решения за съхранение на енергия поради високата им енергийна плътност и гъвкавост, но нарастващото търсене на такъв тип батерии доведе до опасения по отношение на устойчивостта и наличността на ресурси. За да бъде ясно, светът разполага с повече от достатъчно суровини за поддържане на енергийния преход, включително литий.

Основното безпокойство обаче идва от веригите на доставка на батерии, които се борят да поддържат темпа на непрекъснато нарастващото търсене на електромобили и рязко растящите цени на литиевия карбонат. Тези опасения сигнализират за необходимостта от проучване на алтернативи и начини за устойчиво оптимизиране на жизнено необходимите решения за съхранение. Още веднъж, иновацията може да бъде катализатор за ускоряване на прехода, в този случай с набор от нови химикали за технологии за съхранение на батерии.

Натриево-йонни батерии

Тези батерии са подобни по дизайн и конструкция на литиево-йонните аналози, но разчитат на натриеви съединения, а не на литий. Натрият е около хиляда пъти по-изобилен от лития, което означава, че тази технология може потенциално да облекчи краткосрочните опасения за доставките, които засягат нейните базирани на литий клетки, и нестабилността на разходите. Това ще разшири портфолиото от жизнеспособни химикали при батериите и ще облекчи натиска при добива и обработката на литий.

Структура на натриево-йонните батерии. Източник: IRENA

Производството на натриево-йонни батерии разчита главно на калцинирана сода като прекурсор на натрия, съединение, което е много по-разпространено и по-устойчиво за извличане и рафиниране от лития, което го прави по-евтина суровина и по-малко податлив на проблеми с наличността и ценовата волатилност.

Само САЩ са идентифицирали около 47 милиарда тона ресурси от калцинирана сода и над 23 милиарда тона залежи. Калцинираната сода също може да се произвежда синтетично от сол и варовик чрез процеса на Солвей, давайки възможност да се произвежда практически по целия свят.