Τα ηλεκτρικά μπλε hatchback βρίσκονται σε μια γραμμή παραγωγής στο Ναντσάνγκ της Κίνας, καθώς οι μπαταρίες τους είναι γεμάτες όχι με λίθιο αλλά με νάτριο που εξάγεται από συνηθισμένο αλάτι.
Γιατί να κοιτάξουμε πέρα από το λίθιο
Για δεκαετίες, οι μηχανικοί έλεγαν ότι αυτή η χημεία θα ήταν το μέλλον κάποια μέρα. Αυτή η μέρα έφτασε στο τέλος του 2023, όταν το μικροσκοπικό EV3 της JMEV έγινε το πρώτο αυτοκίνητο παραγωγής που τροφοδοτείται από κυψέλες ιόντων νατρίου, σύντομα προστέθηκε και ένας ξάδερφος από τη νέα μάρκα Yiwei της JAC.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μείωσαν τις εξατμίσεις άνθρακα, ωστόσο η τιμή του ίδιου του μετάλλου κυμαίνεται δραματικά και συγκεντρώνεται κυρίως στην Αυστραλία, τη Χιλή και την Κίνα. Το κοβάλτιο και το νικέλιο, βασικά συστατικά πολλών κυψελών λιθίου, φέρουν ακόμη βαρύτερο κόστος και αμφισβητούμενη εξόρυξης.
Το νάτριο παρακάμπτει αυτά τα σημεία στραγγαλισμού. Είναι το έκτο πιο άφθονο στοιχείο στη Γη, διασκορπισμένο σε θαλασσινό νερό, ανθρακικό νάτριο και βραχώδεις σχηματισμούς σε όλη τη Βόρεια Αμερική. Οι κυψέλες που κατασκευάζονται από αυτό μπορούν να αντικαταστήσουν τον ακριβό χαλκό με φθηνότερο αλουμίνιο για τους συλλέκτες ρεύματος και να αποφύγουν τις θερμικές πυρκαγιές που στοιχειώνουν τις κυψέλες λιθίου.
Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου
Μέσα σε μια μπαταρία ιόντων νατρίου, οι στρωματοποιημένες κάθοδοι οξειδίου ανταλλάσσουν ιόντα νατρίου με ανόδους σκληρού άνθρακα μέσω ενός τυπικού ηλεκτρολύτη. Τα ιόντα που είναι μεγέθους ερυθρών αιμοσφαιρίων είναι μεγαλύτερα από το λίθιο, συσκευάζοντας λιγότερη ενέργεια για το βάρος τους, ωστόσο η χημεία τους βασίζεται σε φθηνές, ευρέως διαθέσιμες πρώτες ύλες.
Τα σημερινά εμπορικά στοιχεία έχουν ενεργειακή πυκνότητα 140-160 Wh kg-¹. Τα πρωτότυπα δεύτερης γενιάς της CATL αγγίζουν τα 175 Wh kg-¹, πλησιάζοντας το φωσφορικό σίδηρο λίθιο (LFP).
Τα πρώτα αυτοκίνητα με κινητήρα αλατιού στην Κίνα
Η μπαταρία νατρίου EV3 Youth Edition της JMEV φέρει μια μπαταρία Farasis 21,4 kWh, επαρκή για 251 χλμ. στον κύκλο CLTC της Κίνας - περίπου σαράντα μίλια λιγότερο από την διπλή μπαταρία λιθίου, αλλά επαρκής για την αστική ζωή. Το αυτοκίνητο πόλης Yiwei της JAC, που τροφοδοτείται από στοιχεία HiNa, καταγράφει παρόμοια αυτονομία 252 χλμ. Κάθε μπαταρία παραλείπει εντελώς τα σπάνια μέταλλα, μειώνοντας το κόστος της μπαταρίας σε περίπου 6.000 δολάρια ΗΠΑ με τη σημερινή τιμή των 87 δολαρίων/kWh. Οι αναλυτές αναμένουν ότι η μελλοντική μαζική παραγωγή θα μειώσει τις μπαταρίες νατρίου κάτω από τα 50 kWh-¹ δολάρια, 20-30% φθηνότερες από τις μπαταρίες LFP.
Τα μειονεκτήματα και τα πλεονεκτήματα της μπαταρίας νατρίου
Υπάρχουν και ορισμένα μειονεκτήματα. Η χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών νατρίου μεταφράζεται σε μπαταρίες μικρότερης εμβέλειας ή βαρύτερες, περιορίζοντας τα πρώτα μοντέλα σε αυτοκίνητα και σκούτερ για τις μετακινήσεις. Η γρήγορη φόρτιση κάποτε καθυστερούσε, αλλά η πρόοδος είναι ραγδαία: οι μπαταρίες NaXtra της CATL υπόσχονται φόρτιση 80% σε 15 λεπτά όταν φτάσουν σε μαζική παραγωγή τον Δεκέμβριο του 2025, ενώ η HiNa επέδειξε πλήρη φόρτιση σε 25 λεπτά σε ένα πρωτότυπο φορτηγό διανομής.
Η απόδοση σε κρύο καιρό είναι στην πραγματικότητα καλύτερη από αυτή του λιθίου: η μπαταρία JMEV διατηρεί το 91% της χωρητικότητάς της στους –20 °C χωρίς θερμαντήρα που καταναλώνει ενέργεια.
Πέρα από το αυτοκίνητο
Η σταθερή αποθήκευση είναι ο εύκολος καρπός. Η ανοχή του νατρίου σε βαθείς κύκλους και μεγάλες διακυμάνσεις θερμοκρασίας παρακάμπτει τον ακριβό εξοπλισμό ψύξης και καταστολής πυρκαγιάς που διέπει τις μονάδες παραγωγής λιθίου. Ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας αναμένει ότι το νάτριο θα αντιπροσωπεύει λιγότερο από το 10% των μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων, αλλά ένα αυξανόμενο μερίδιο αποθήκευσης στο δίκτυο έως το 2030. Η ιαπωνική εταιρεία κατασκευής ηλεκτρονικών ειδών Elecom ήδη πωλεί μια τράπεζα ισχύος νατρίου 9.000 mAh με ονομαστική διάρκεια ζωής 5.000 κύκλους - πέντε φορές τη διάρκεια ζωής των τυπικών πακέτων λιθίου.
Η τεχνολογία δεν είναι αποκλειστικά υπόθεση της Κίνας. Η Natron Energy, που γεννήθηκε στην Καλιφόρνια, επενδύει 1,4 δισεκατομμύρια δολάρια σε ένα εργοστάσιο 24 GWh στη Βόρεια Καρολίνα, το οποίο χρηματοδοτείται εν μέρει από κρατικά κίνητρα και τον ομοσπονδιακό νόμο για τη μείωση του πληθωρισμού. Η εγκατάσταση θα τροφοδοτεί πρώτα τα συστήματα δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας των κέντρων δεδομένων και στη συνέχεια την αποθήκευση σε κλίμακα κοινής ωφέλειας, προστατεύοντας την ενεργειακή μετάβαση της Αμερικής από τους κραδασμούς εισαγωγής λιθίου.
Μετρώντας τα δολάρια
Οι μπαταρίες αποτελούν περίπου το 40% της τιμής ενός ηλεκτρικού οχήματος. Η αντικατάσταση του λιθίου με αλάτι θα μπορούσε να μειώσει μερικές χιλιάδες δολάρια από τα φθηνότερα μοντέλα, ωθώντας την ισοτιμία με τα συμπαγή βενζινοκίνητα οχήματα ακόμη και πριν από τις επιδοτήσεις. Από την πλευρά του δικτύου, η συμβουλευτική εταιρεία IDTechEx υπολογίζει ότι το κόστος των πακέτων νατρίου θα μειωθεί στα 50 δολάρια kWh-¹ αυτήν τη δεκαετία. Σε αυτό το επίπεδο, η ηλιακή ενέργεια συν την αποθήκευση υπερτερεί των νέων αεριοστροβίλων σχεδόν παντού.
Οι μπαταρίες νατρίου δεν θα μειώσουν απλώς το κόστος - θα διασπείρουν τον κίνδυνο εφοδιασμού, θα περιορίσουν τα προβλήματα εξόρυξης και θα θέσουν την καθαρή ενέργεια σε προσιτότητα περισσότερων ανθρώπων. Από τα κινεζικά μικρο-αυτοκίνητα μέχρι ένα επερχόμενο γιγαεργοστάσιο στην Καρολίνα, το μέλλον των ηλεκτρονίων μπορεί να έχει λίγο γεύση θαλασσινού αλατιού.
www.worldenergynews.gr
