Батериите с натрий могат да революционизират мрежата, домовете и електромобилите

Предимства и недостатъци

Натриевите батерии имат няколко ключови характеристики, които предлагат обещаващи предимства пред съществуващите литиево-йонни батерии и които ги правят жизнеспособни за конкретни приложения. Едно от основните предимства е тяхната цена. Тя се очаква да бъде значително по-ниска от тази на литиевите аналози – около 40-88 долара за киловатчас.

Натриево-йонните батерии също предлагат предимства по отношение на устойчивостта в сравнение с литиево-йонните батерии. Голямото изобилие от натрий отваря вратата за по-разнообразни източници. В същото време някои конфигурации могат да осигурят намаляване на необходимостта от стратегически важни материали, като мед, никел и кобалт.

По отношение на безопасността натриево-йонните батерии показват обещаващи резултати, като предлагат по-широк диапазон на работна температура и по-стабилна смес от анодно-електролитни батерии в сравнение с литиево-йонните батерии, както и възможността да бъдат безопасно транспортирани напълно разредени.

По отношение на производителността натриево-йонните батерии запазват своя капацитет дори при минусови температури и предлагат кратко време за зареждане – от 20% до 80% само за 15 минути.

Едно от основните ограничения при тези батерии е тяхната енергийна плътност, тъй като по-ниските енергийни плътности също означават по-обемисти и по-тежки батерии. В последните съобщения от някои производители на батерии се споменава енергийна плътност от 160 Wh/kg, като се очаква тя да нарасне до 200 Wh/kg през следващите години. Въпреки че тези числа са сравними с някои литиево-йонни батерии от по-нисък клас, те все още изостават от други налични в търговската мрежа химикали, като например батерии на Tesla, чиято плътност достига 250 Wh/kg.

Приложения

Тези характеристики правят натриево-йонните батерии подходящи за използване в редица приложения. Едно от най-обещаващите е съхранението на енергия чрез големи стационарни батерии. Бързо ускоряващата се интеграция на променливите в метеорологично отношение ВЕИ създава необходимост от евтино съхранение на енергия не само в мащаба на комуналните услуги, но и в домашни условия.

Ниската цена, дългият живот, безопасността и производителността на натриевите батерии, съчетани с факта, че размерът и теглото не са голям проблем за стационарните приложения, биха могли да ги направят конкурентни на литиевите аналози, изтъкват от IRENA. Освен това тези батерии могат да се използват и в електромобилите. Особено в моделите за градска мобилност, като се има предвид текущата им енергийна плътност от 160 Wh/kg. Всъщност това вече започва да се случва при някои китайски марки, които предлагат компактни електромобили, захранвани с натриеви батерии с пробег от 250 км.

Средно изминато разстояние на ден от човек в някои европейски страни, Източник: Евростат

Тази цифра е в съответствие с наличните в момента малки електромобили. Въпреки че може да изглежда малко, пробегът се очаква да се увеличи, освен това е повече от достатъчен за градски пътувания. Например в Германия средното дневно изминато разстояние в градска среда на човек е около 19 км, което означава, че едно зареждане може да е достатъчно, за да издържи батерията над 10 дни употреба в градска среда. Ако вземем предвид и по-ниската цена на тези батерии в уравнението, те имат потенциала да революционизират пазара на електромобили.

Прогнозиран ръст на производствения капацитет на натриевите батерии до 2030 г. Източник: IRENA

IRENA очаква производственият капацитет на тези батерии да нарасне от 42 GWh през 2023 г. до 186 GWh през 2030 г., което би било достатъчно да се задвижат 4,6 млн. превозни средства.

За определени приложения натриево-йонните батерии имат потенциала да се конкурират със съществуващите оловно-киселинни литиево-йонни батерии, като тези, базирани на никел, манган и кобалт, или с литиево-желязо фосфатните клетки.

Съществуват обаче редица предизвикателства, които трябва да бъдат преодолени, за да се постигне това, включително подобряване на тяхната конструкция и материалите, установяване на вериги на доставки, постигане на икономии от мащаба и по същество доказване, че те са функциониращо и рентабилно решение.

Тази и следващата година ще бъдат решаващи за тази технология предвид новините от индустрията. Но независимо от техния потенциален успех, важно е да се подчертае значението на иновациите в прехода, базиран на възобновяемата енергия, което в този случай води до химикали, които могат да допълнят базираните на литий батерии за определени приложения, намалявайки зависимостта от една суровина и отваряйки вратата за по-разнообразно снабдяване с материали и технологии, заключва IRENA.