Dodavanje soli u baterijski miks

Ideja o pravljenju baterija na bazi natrijuma postoji vekovima. U romanu Julesa Verna "Dvadeset hiljada milja pod morem" iz 1870. godine kapetan Nemo upravlja podmornicom na električni pogon, koja koristi so kao gorivo. Međutim, iako su istraživači eksperimentisali sa ovom jeftinom, lako dostupnom supstancom za skladištenje energije, natrijum-jonske baterije nikada nisu mogle da pariraju gustini energije drugih tipova baterija, posebno baterija baziranih na litijumu (gustina energije označava koliko energije može biti pohranjeno u određenoj masi ili zapremini materijala, prim. prev.). Ova tehnologija, koja je dugo bila zanemarena, sada konačno doživljava proboj zbog sve veće potražnje za energijom i tenzija u globalnoj trgovini. 

Kompanija Natron Energy Inc, osnovana 2012. godine kao rezultat doktorske teze svog osnivača Colina Wessellsa, jedna je od nekoliko kompanija u svetu koje serijski proizvode natrijum-jonske baterije i jedina američka kompanija koja to radi. Prva njena fabrika otvorena je u Holandu, u državi Mičigen, u aprilu 2024. godine. Renoviranje postojeće fabrike, vredne 300 miliona dolara, za potrebe proizvodnje baterija koštalo je 40 miliona dolara. Planirano je da do kraja 2025. godine počne da proizvodi baterije ukupne snage 600 megavata (MW), što je skoro dovoljno struje za napajanje grada veličine San Dijega.

Kompanija prikuplja novaca za još jednu fabriku, vrednu 1,4 milijardi dolara, u Okrugu Edžkomb, u Severnoj Karolini, što će joj omogućiti da poveća proizvodne kapacitete oko 40 puta. Natron navodi da se odlučio na taj korak kako bi mogao da odgovori na potrebe svojih klijenata, među kojima su data-centri i kompanije za računarstvo u oblaku (engl. cloud computing), imajući u vidu da veštačka inteligencija zahteva sve više i više energije. "Potražnja za električnom energijom će dostići neslućene visine", kaže izvršni direktor Wendell Brooks. 

Uopšteno govoreći, natrijum-jonske baterije je jeftinije proizvesti i manje su zapaljive od litijum-jonskih. Skladište manje energije u odnosu na druge baterije iste veličine, što im je mana kada je reč o mogućnosti primene u proizvodima poput električnih vozila i pametnih telefona. Međutim, u nekim sektorima u kojima najviše raste potražnja za energijom, poput data-centara i drugih sektora u industriji, zapremina i težina baterije nisu toliko bitne, kaže Evelina Stoikou, šefica odeljenja BloombergNEF-a za tehnologije baterija i lance snabdevanja. Zbog toga je ova tehnologija postala privlačnija: BNEF predviđa da će udeo natrijum-jonskih baterija dostići 15 odsto na tržištu skladištenja energije do 2035. dok sada iznosi jedan odsto. 

Bloomberg

 

Primenu natrijumskih baterija podstiče i neizvesnost kada je reč o snabdevanju sirovinama potrebnim za proizvodnju litijum-jonskih baterija. Skok cena litijuma 2022. godine naterao je investitore i startapove da grozničavo potraže alternativna rešenja. Negde u to vreme u Kini su giganti u proizvodnji baterija Contemporary Amperex Technology Co. Ltd. i BYD Co. počeli da razvijaju natrijum-jonske baterije za skladištenje i električna vozila (EV).

"Kina nastoji da bude vodeća zemlja u svim važnim tehnologijama dok drugi pokušavaju da drže korak", kaže Marcel Weil, istraživač u Institutu za procenu tehnologija i analizu sistema, nemačkom nezavisnom istraživačkom centru koji ocenjuje tehnologije baterija. U međuvremenu, cene litijuma su pale, što predstavlja izazov za novoosnovane startapove za natrijum-jonske baterije.  Međutim, analitičari BNEF-a očekuju da će cena litijuma nastaviti da fluktuira. 

Investitori i kupci okreću se natrijumu i zbog novih carina koje je američki predsednik Donald Trump uveo na kinesku robu. Kina prerađuje većinu svetskog litijuma i vodeći je proizvođač grafita, još jedne komponente litijum-jonskih baterija. Ako Kina obustavi izvoz grafita ili Trumpova administracija nastavi da povećava carine na tu sirovinu, to će teško pogoditi proizvođače litijum-jonskih baterija u svetu. Natrijum-jonske baterije mogu da pomognu da se izbegne ovaj lanac snabdevanja: za elektrode u ovim baterijama koristi se negrafitni, amorfni ugljenik koji je sličan ćumuru i znatno rasprostranjeniji. 

Interesovanje za bezbednije alternative podstaklo je i to što su neke vrste litijum-jonskih baterija zapaljive. Natrijum-jonske baterije mogu da se skladište nenapunjene, zbog čega je rizik od toga da se zapale manji nego kod baterija sa litijumom, kaže Andy Leach, saradnik za oblast skladištenja energije u BNEF-u. 

Set od 10 pakovanja Natronovih baterija, koji staje u standardnu policu za server, otprilike je veličine frižidera i može da skladišti 250 kilovata (kW) električne energije, dovoljno da se snabde više od 100 domaćinstava Kaliforniji. To znači da je njihova gustina energije manja nego kod litijum-jonskih baterija. Ono što natrijum-jonske baterije čini posebno pogodnim za data-centre jeste, kako navodi kompanija, to što se veoma brzo prazne. Oslobađanje energije iz litijum-jonske baterije može trajati i ceo sat, dok Natronova baterija može da oslobodi svu energiju za samo dva minuta, navode u toj kompaniji. Ta brzina može biti ključna u slučaju da dođe do restrikcija struje, što se može očekivati s obzirom na sve češće ekstremne vremenske pojave. Sa Natronovim baterijama postrojenje bi moglo da nastavi da radi još nekoliko minuta dok se ne pokrenu rezervni generatori. 

Iako Natronove baterije trenutno koštaju otprilike isto koliko i litijum-jonske, Brooks kaže da očekuje da će troškovi biti prepolovljeni kada fabrika u Severnoj Karolini počne da radi punim kapacitetom, mada nije jasno kada bi se to moglo desiti. Pored data-centara, Natron cilja i na druge sektore poput prerade nafte i gasa, kao i odbrane, gde se mogu koristiti za, na primer, protivdronske i protivraketne sisteme. Brzo i intenzivno oslobađanje energije i mogućnost brzog punjenja su takođe bitni u ovim oblastima. Ova kompanija već isporučuje manje količine proizvoda kupcima u svim ovim sektorima radi testiranja, a do kraja drugog kvartala očekuje se da će krenuti i sa redovnom prodajom. 

Natrijum-jonske baterije počele su da se koriste i na kineskom tržištu električnih vozila (EV), gde se proizvođači automobila fokusiraju na kupce kojima ne smeta manji domet ako je vozilo jeftinije. Ove baterije mogu da se nađu u EV koje proizvodi Yiwei, podružnica JAC Groupa, čiji je strateški partner Volskwagen. Koštaju samo 7.000 dolara i imaju domet do oko 230 kilometara (143 milje). Pojedini proizvođači natrijum-jonskih baterija u Kini takođe ciljaju tržište električnih alata. Naučnici su proučavali razne elemente uzduž i popreko periodnog sistema kako bi utvrdili njihov potencijal za baterije, uključujući kalcijum, kalijum i magnezijum. Međutim, natrijum ima najviše izgleda za proboj na tržištu, kaže Weil, istraživač u oblasti baterija. 

To ne znači da će se koristiti onoliko koliko se koristi litijum. Minglong He, glavni naučnik u Istraživačkom centru kompanije ABB sa sedištem u Švajcarskoj, koja ulaže u startapove za natrijum-jonske baterije, uključujući Natron, ne očekuje da će ova tehnologija ikada dominirati tržištem. On smatra da će u budućnosti baterije poput Natronove koristiti data-centri i druga specifična tržišta, dok će se baterije veće gustine energije, poput litijum-jon-fosfatnih, koristiti u EV i pametnim telefonima. Druge vrste baterija mogle bi da potisnu litijum-jonske baterije u specifičnim segmentima tržišta, poput gvožđe-vazduh baterija za dugoročno skladištenje energije ili termalnih baterija za domaćinstva. "Ne mislim da postoji jedna univerzalna tehnologija baterija, jedna formula, koja odgovara svim oblastima", kaže He.