Baterie sodowo-jonowe odpowiedzią na problemy w energetyce?

• Baterie sodowo-jonowe mogą magazynować energię przez dłuższy okres, niż litowo-jonowe.
• Mają jednak niższą gęstość energii niż baterie litowo-jonowe, co oznacza, że potrzebują więcej miejsca i materiałów do budowy.
• Technologia sodowo-jonowa rozwija się szybko i może stać się konkurencyjna już w najbliższych latach. 

Problemem, który pojawia się, kiedy chcemy oprzeć system elektroenergetyczny na odnawialnych źródłach energii, jest ich zależności od pogody. Skąd wziąć energię niezbędną do funkcjonowania gospodarki w godzinach, w których słońce nie świeci i wiatr nie wieje? Oczywistą odpowiedzią są magazyny energii. Jednak wykorzystywane obecnie najczęściej magazyny litowo-jonowe mają pewne ograniczenia. Obiecującą technologią wydają się magazyny sodowo-jonowe.

Nie atom, nie gaz, nie lit

Często mówi się o tym, że OZE musi być wspierane przez elektrownie jądrowe lub gazowe, aby zapewnić ciągłość dostaw i stabilność systemu. Pojawiają się jednak głosy, że baterie sodowo-litowe mogłyby umożliwić pokrycie 100% zapotrzebowania na energię elektryczną z OZE. Chociaż o tej technologii mówi się coraz więcej, to jednak świat magazynów energii jest zdecydowanie zdominowany przez baterie litowo-jonowe, które wykorzystujemy codziennie – jeżdżąc samochodem elektrycznym, rozmawiając przez telefon komórkowy, czy optymalizując zużycie energii w domu dzięki magazynowi energii. Do głównych zalet baterii litowo-jonowych należą przede wszystkim niska cena, duża gęstość energii (a więc mniejsza masa – lit jest najlżejszym metalem) oraz dostępność. Wykorzystanie litu w magazynach energii ma również słabsze strony – akumulatory litowo-jonowe nadają się jedynie do krótkoterminowego magazynowania energii. Recykling tych urządzeń jest skomplikowany. Pozyskiwanie litu często wiąże się z dużym zużyciem wody i energii, a sam lit często występuje w środowisku w niskich stężeniach, co utrudnia wydajne wydobycie. Czy zastąpienie litu w magazynach energii sodem może odpowiedzieć na te problemy?

Sód – zalety rozwiązania

Baterie sodowo-jonowe nie są oczywiście uniwersalnym rozwiązaniem, które rozwiąże wszystkie problemy w energetyce, ale ich wykorzystanie niesie ze sobą kilka obiecujących perspektyw. Magazyny sodowo-jonowe dłużej utrzymują ładunek niż litowo-jonowe. Oznacza to, że mogą magazynować energię przez dłuższy okres, co jest bardzo ważną zaletą w kontekście zwiększania udziału OZE w miksie energetycznym. Mają też inne zalety – sód występuje w środowisku częściej niż lit, więc wydobycie tego surowca może być tańsze, co przekłada się również na ceny akumulatorów. Większa dostępność na całym świecie o oznacza też mniejsze uzależnienie od ograniczonych zasobów jednego pierwiastka i specyficznych regionów wydobycia.

Pozyskanie i przetwarzanie sodu jest też mniej szkodliwe dla środowiska niż litu. Co więcej – istniejące fabryki baterii litowo-jonowych da się łatwo dostosować do wytwarzania akumulatorów polegających na sodzie – technologie są podobne i wykorzystują analogiczne zjawiska fizyczne. 

Nie wszystko złoto, co się świeci

Chociaż baterie sodowo-jonowe mają dużo zalet, w pewnych kwestiach nie mogą konkurować z litowo-jonowymi. Wśród nich kluczowa jest gęstość energii – w takiej samej masie akumulatora sodowo-jonowego można zmagazynować znacznie mniej energii niż w przypadku baterii litowo-jonowej. Budowa magazynów sodowo-jonowych wymaga więc większej powierzchni i nakładu materiałów. Taka gęstość energii, jaką osiągają obecnie baterie sodowo-jonowe, była normą dla średniej jakości baterii zawierających lit produkowanych 10 lat temu. 

Oczywiście decydującym czynnikiem, który zadecyduje o tym, czy w przyszłości baterie litowo-jonowe nadal będą miały monopol – jest cena i dostępność konkurencji. Technologia sodowo-jonowa, według niektórych szacunków, może z powodzeniem konkurować na rynku z litowo-jonową już w 2027 roku. Mają też niedługo dogonić koszty wytwarzania energii elektrycznej w elektrowniach gazowych.

Brać pod uwagę wszystkie opcje

Baterie sodowo-jonowe oferują obiecujące zalety w zakresie kosztów i bezpieczeństwa, ale muszą jeszcze pokonać wyzwania związane z gęstością energii, aby stać się realną alternatywą dla baterii litowo-jonowych w szerokim zakresie zastosowań. 

Wydaje się jednak zasadne, żeby technologia magazynów sodowo-jonowych była brana pod uwagę przy przeprowadzaniu analiz na temat możliwego kształtu systemu energetycznego w nadchodzących latach. Chociaż wytwarzanie energii elektrycznej w 100% z OZE i rekompensowanie zmienności tych źródeł dzięki magazynom sodowo-jonowym wydaje się na razie futurystycznym pomysłem, to technologia rozwija się bardzo szybko, a zadaniem analityków i prawodawców jest branie pod rozwagę wszystkich możliwości, które pozwolą nam przeprowadzić sprawiedliwą transformację energetyczną. 

Źródło: MIT, The Conversation