Baterije od soli

Ideja izrade baterija od natrija postoji već stoljećima. U romanu Julesa Vernea iz 1870., Dvadeset tisuća milja pod morem, Kapetan Nemo upravlja električnom podmornicom s pogonom na sol. Iako istraživači već godinama eksperimentiraju s tim jeftinim i iznimno obilnim materijalom za pohranu energije, natrij-ionske baterije nikada se nisu mogle mjeriti s energijskom gustoćom drugih vrsta baterija, posebice onih s formulama na bazi litija. Međutim, sve veće potrebe za energijom i globalne trgovinske napetosti znače da ova dugo zanemarivana tehnologija napokon dobiva pažnju.  

Tvrtka Natron Energy, nastala iz doktorskog rada osnivača Colina Wessellsa iz 2012., ubraja se u malobrojne kompanije u svijetu koje masovno proizvode natrij-ionske baterije, a jedina je u SAD-u. Njezin prvi pogon otvoren je u travnju 2024. u gradu Hollandu u saveznoj državi Michigan, uz trošak od 40 milijuna dolara (oko 35,3 milijuna eura) za preuređenje postojeće infrastrukture vrijedne 300 milijuna dolara (265 milijuna eura). Očekuje se da će do kraja 2025. pogon godišnje proizvoditi 600 megavata baterija, što je gotovo dovoljno za opskrbu grada veličine San Diega. Tvrtka trenutačno prikuplja sredstva za dodatnu tvornicu vrijednu 1,4 milijarde dolara (1,2 milijarde eura) u okrugu Edgecombe u Sjevernoj Karolini, čime bi se proizvodni kapacitet povećao čak četrdesetak puta. Natron tvrdi da je to nužno kako bi se zadovoljila potražnja njegovih kupaca, među kojima su podatkovni centri i poduzeća iz područja računalstva u oblaku, osobito s obzirom na to da umjetna inteligencija troši sve više energije. "Energetske potrebe lete u nebo", izjavio je glavni izvršni direktor Wendell Brooks. 

Općenito govoreći, natrij-ionske baterije jeftinije su za proizvodnju i manje su zapaljive od litij-ionskih verzija. Ali mogu pohraniti manje energije u iste dimenzije, što je nedostatak za proizvode poput električnih vozila i pametnih telefona. Međutim, Evelina Stoikou, voditeljica odjela za baterijske tehnologije i opskrbne lance u BloombergNEF-u (BNEF), tvrdi da neka od najbrže rastućih područja potrebe za skladištenjem energije, uključujući podatkovne centre i druge industrijske sustave, nisu osobito osjetljiva na veličinu ili težinu baterija. To ovu tehnologiju čini privlačnijom: BloombergNEF predviđa da će natrij-ionske baterije do 2035. činiti 15 posto tržišta za pohranu energije, u odnosu na trenutačnih otprilike 1 posto. 

Bloomberg

 

Natrij je dobio poticaj i zbog neizvjesnosti u vezi s opskrbom materijala potrebnih za proizvodnju litij-ionskih baterija. Nagli porast cijena litija u 2022. izazvao je pravu pomamu među ulagačima i startupima koji su bili u potrazi za alternativnim rješenjima. U Kini su u to vrijeme divovi baterijske industrije Contemporary Amperex Technology i BYD započeli s razvojem natrij-ionskih baterija za pohranu energije i električna vozila. "Kina se trudi biti vodeća zemlja u svim važnim tehnologijama, a ostali pokušavaju držati korak", kaže Marcel Weil, istraživač u Institutu za procjenu tehnologije i analizu sustava, neovisnom njemačkom znanstvenom centru koji ocjenjuje baterijske tehnologije. Otad su cijene litija pale, što predstavlja izazov za novoosnovane startupe koji se bave natrij-ionskim baterijama. No analitičari BNEF-a očekuju da će cijena te sirovine nastaviti fluktuirati. 

Još je jedan čimbenik nagnao ulagače i kupce da razmotre natrij, a to su nove carine predsjednika Donalda Trumpa na kinesku robu. U Kini se prerađuje većina svjetskog litija, a ta zemlja proizvodi većinu svojega grafita, koji je još jedna sastavnica litij-ionskih baterija. Ako Kina prestane izvoziti grafit ili ako Trumpova vlada nastavi dizati carine na njega, to će iznimno jako utjecati na proizvođače litij-ionskih baterija širom svijeta. Taj se opskrbni lanac može zaobići natrij-ionskim baterijama jer se u njihovim elektrodama često upotrebljava tvrdi ugljik, koji je daleko rasprostranjeniji materijal sličan ugljenu. 

Interes za sigurnije alternative potaknula je i zapaljivost određenih vrsta litij-ionskih baterija. Natrij-ionske baterije mogu se skladištiti bez ikakvog punjenja, što smanjuje rizik od požara u usporedbi s litij-ionskim verzijama, kako tvrdi Andy Leach, stručnjak za pohranu energije u BNEF-u. 

Komplet od deset Natronovih baterijskih sklopova – koji stane u standardni poslužiteljski ormar – slične je veličine kao hladnjak i može pohraniti 250 kilovata energije, što je dovoljno za opskrbu više od stotinu kućanstava u Kaliforniji. Iako je to manja energijska gustoća od one u litij-ionskim baterijama, Natron tvrdi da ono što natrij-ionske baterije čini posebno pogodnima za podatkovne centre jest njihova iznimno brza stopa pražnjenja. Dok bi litij-ionskoj bateriji moglo trebati i do sat vremena da ispusti svu svoju energiju, to poduzeće tvrdi da njihova baterija to može učiniti za čak dvije minute. Takva bi brzina mogla biti presudna u slučaju nestanka struje – scenarija koji je sve vjerojatniji zbog učestalih ekstremnih vremenskih pojava. Natronove baterije mogle bi omogućiti nekoliko minuta nesmetanog rada postrojenja dok se ne uključe rezervni generatori. 

Iako su Natronove baterije trenutačno cjenovno usporedive s litij-ionskima, Brooks tvrdi da očekuje da će se troškovi prepoloviti kada pogon u Sjevernoj Karolini dostigne puni kapacitet, iako još nije jasno kada bi se to moglo dogoditi. Osim podatkovnih centara, druge industrije na koje je Natron usmjeren uključuju preradu nafte i plina te vojne primjene poput sustava za obranu od dronova i projektila, koje također zahtijevaju kratke, ali snažne izboje energije i mogućnost brzog punjenja. Tvrtka već isporučuje proizvode kupcima u svim tim sektorima u svrhu provjere koncepta, a komercijalne isporuke očekuju se do kraja drugog tromjesečja. 

Natrij-ionske baterije počinju imati ulogu i na kineskom tržištu električnih vozila, gdje se proizvođači usmjeravaju na potrošače kojima ne smeta manji domet ako to znači nižu cijenu. Takva se tehnologija može naći u električnim vozilima koje proizvodi Yiwei, tvrtka kći Grupe JAC koju podupire Volkswagen, a čija se cijena kreće već od 7.000 dolara (6185 eura), s dometom od oko 230 kilometara. Neki su kineski proizvođači natrij-ionskih baterija usmjereni i na tržište električnih alata. Znanstvenici su ispitivali baterijski potencijal raznih elemenata iz periodnog sustava, uključujući kalcij, kalij i magnezij, "ali natrij je sustav koji je zasad najbliži istinskom prodoru na tržište", rekao je Weil, istraživač baterijskih tehnologija. 

To ne znači da će tehnologije na bazi natrija postati sveprisutne poput litijskih sustava. Minglong He, glavni znanstvenik u korporativnom istraživačkom centru ABB-a u Švicarskoj – koji je investirao u startupe za natrij-ionske baterije, uključujući Natron – ne očekuje da će ta tehnologija ikada biti prevladavajuća na tržištu. On predviđa da će se u budućnosti baterije poput Natronovih upotrebljavati u podatkovnim centrima i drugim specifičnim sektorima, dok će se kemijski sastavi s većom energijskom gustoćom, kao što su litij-željezo-fosfatne baterije, rabiti u električnim vozilima ili pametnim telefonima. Druge vrste mogle bi i dalje postupno preuzimati tržišni udio litij-ionskih baterija u određenim specijaliziranim primjenama – od željezno-zračnih baterija za dugotrajnu pohranu energije do toplinskih baterija za kućanstva. "Mislim da ne postoji jedna baterijska tehnologija ili jedan kemijski sastav ćelije za svaku upotrebu", rekao je.