Pogled u budućnost mobilnog skladištenja energije

Trenutno svi govore o tehnologiji baterija, a Nobelova nagrada za kemiju za 2019. čak je dodijeljena za istraživanje baterija. Mobilno skladištenje energije već je pružilo nove mogućnosti u svim područjima života- od mobilnih telefona do električnih vozila, pa čak i medicinskih primjena. Krenimo stoga na brzo putovanje kroz brzi razvoj litij-ionske tehnologije, pogledajmo nadolazeće trendove.

Illustration man uses high pressure washer that is driven by battery technology

Priča o globalnom uspjehu u istraživanju:
pobjeda litij-ionske baterije

Tijekom povijesti pojavljivale su se tehnologije koje imaju dubok utjecaj na ljudski život- litij-ionska baterija jedna je od njih. Početni pokretač ove tehnologije potekao je iz elektroničkih uređaja za zabavu 1970-ih, kada je započela potraga za alternativom jednokratnim baterijama koje se koriste u Walkmanima i slično. Brzo je prepoznato da litij-ionske baterije imaju velik potencijal jer su energetski guste, kompaktne veličine i nisu osjetljive na memorijski efekt. Bilo je problema: bile su lako zapaljive i sklone kratkim spojevima unutar stanice. Znanstvenici su se morali pozabaviti tim problemima, što u određenoj mjeri i dalje čine. Odlučujući proboj dogodio se u obliku istraživanja Johna B Goodenouga (SAD), M Stanleyja Whittinghama (Velika Britanija) i Akire Yoshino (Japan), koji su 2019. dobili Nobelovu nagradu za kemiju. Prve litij-ionske baterije koje se mogu puniti proizvedene su 1983. godine, a Sony ih je plasirao na tržište 1991. Od tada su nezaustavljive, što potvrđuje i statistika: 2019. godine globalno je tržište vrijedilo cca. 40 milijardi eura. Očekuje se da će to porasti na 60 milijardi eura do 2022. godine.

Od glazbe do mobilnosti do industrijskog čišćenja:
baterije poboljšavaju sustave na svim mjestima.


Uzmite u obzir svoj mobilni telefon, digitalni fotoaparat, prijenosno računalo ili baterijsku svjetiljku: jedva da postoji bilo koji elektronički uređaj koji danas ne radi na litij-ionskim baterijama. Ova je tehnologija lakša, manja i pruža veći kapacitet i performanse od standardnih nikal-kadmijevih ili nikal-metal-hidridnih baterija. Ovo je važan čimbenik za praktične uređaje kao što su električni alati, vrtna oprema, usisavači i slično- kako u domaćem, tako i u komercijalnom okruženju. Elektromobilnost je još jedna vruća tema. Litij-ionske baterije mogu se međusobno povezati, što znači da se nekoliko njih može povezati zajedno kako bi se stvorilo napajanje. Ova se tehnika koristi u svim vrstama vozila, od električnih bicikala, električnih skutera i Segwaya do hibridnih i električnih automobila i autobusa. Čak su se i u fotonaponskim sustavima litij-ionske baterije pokazale korisnima za pohranu energije zbog svoje kompaktne veličine, dugog vijeka trajanja i nedostatka zahtjeva za održavanjem. Domaći životni vijek od 6000 ciklusa je standardni, što čini oko 20 godina- otprilike jednako kao fotonaponski sustav.

Illustration How batteries are changing the world - man uses cordless wet vacuum cleaners
Illustration Lithium-ion technology is everywhere these days

 

 

 


Danas: litijevi ioni. Sutra ...?
Kamo idemo?

Litij-ionska tehnologija danas je svugdje i omogućila je održiva rješenja u nekim područjima. Teško bi je bilo zamijeniti. Međutim, elektromobilnost je jedan od pokretača koji toliko dramatično povećava potražnju za skladištenjem energije da ova tehnologija vjerojatno neće moći sama zadovoljiti tu potražnju. A da se i ne spominju problemi poput većih performansi i kraćih ciklusa punjenja, kojih se možda bolje riješiti korištenjem drugih tehnologija, iako litij-ionske stanice još uvijek imaju potencijal za razvoj. Napokon, dostupnost sirovina- prije svega kobalta i litija- postat će problematična u srednjoročnom razdoblju.

Stoga je u tijeku potraga za alternativama. Jedna od mogućnosti je čvrsta elektrolitska baterija koja ne sadrži tekućine, nego samo čvrsti elektrolit kao električni vodič. Očekuje se da će doseg električnih vozila biti najmanje 500 km i napuniti se za samo nekoliko minuta. Trenutna istraživanja usredotočena su na materijale i proizvodne tehnike. Druga opcija je magnezijeva baterija, za koju se očekuje da će biti snažnija, jeftinija i sigurnija od trenutnih litij-ionskih baterija. A da i ne spominjemo da je magnezij tisuću puta češći od litija kao sirovine i lakši za reciklirati.

 

Trebamo li baterije za sve?
održivost i mogućnosti recikliranja.

Iz perspektive održivosti, litij-ionska tehnologija ima prednosti i nedostatke. S jedne strane, koristi se u svrhe kao što su električna vozila i skladištenje energije za napajanje iz fotonaponskih sustava- ključni koraci prema ekološki prihvatljivijoj budućnosti. S druge strane, baterije se trenutno koriste s vrlo malo ograničenja- čak i odjeća sada ima svjetla, a slamke su ukrašene LED-icama! To se protivi našem napretku u odgovornom korištenju resursa. Recikliranje je pitanje budućnosti jer su trenutne metode nedovoljne za rješavanje velikog broja baterija u vozilu.

Predviđa se da će kobalta i ostalih materijala uskoro nedostajati, pa su rješenja u pripremi. Primjerice toplinskom fuzijom može se iskoristiti kobalt, nikal i bakar. Drugi je pristup usitnjavanje lako zapaljivih baterija u atmosferi dušika. Ostaje usitnjeni materijal iz kojeg možemo reciklirati grafit, mangan, nikal i kobalt. Tada se baterija može reproducirati s ugljičnim otiskom 40% nižim od proizvodnje nove baterije od nule. Postoje mnoge druge varijacije na temu, ali cilj je isti- uštedjeti energiju i ponovno iskoristiti najveći mogući udio sirovina.

Shema Second Life ima drugačiji pristup, koristeći stare baterije za stacionarno skladištenje energije. Baterije u električnim vozilima nakon osam ili devet godina više ne rade dovoljno dobro da bi udovoljile zahtjevima dometa pa ih je potrebno zamijeniti- ali svejedno rade. Stoga različiti proizvođači automobila namjeravaju ove baterije sa smanjenim kapacitetom punjenja koristiti u velikom stacionarnom skladištu energije.

Puno se toga događa u tehnologiji baterija, a putovanje u budućnost bit će posebno uzbudljivo.

Illustration recycling - how batteries are changing the world
left_arrow_1

KÄRCHER I BATERIJSKA TEHNOLOGIJA:

Četiri pitanja za dr. Jana Beckera, voditelja našEG Module Center Storage Storage Systems-a


Kada je Kärcher prvi put na tržište izbacio baterijske uređaje?

U svom portfelju imamo baterijske proizvode više od 30 godina- i oni nude sve uobičajene prednosti. Oduvijek smo se pitali gdje njihova primjena ima najviše smisla za naše kupce i kako pristupiti tehničkim izazovima.

 

S Kärcher svijetom baterija sada lansirate dvije nove baterijske platforme. Što je bio fokus u njihovom razvoju?

Trebalo je imati na umu nekoliko važnih čimbenika- uključujući povećane performanse i vrijeme rada te točan zaslon koji prikazuje vrijeme punjenja i preostalo vrijeme rada u minutu. Na raspolaganju su nam baterije od 18 V i 36 V različitih kapaciteta. Sve baterije u naponskoj klasi odgovaraju svakom uređaju.


Koji će proizvodi biti dostupni?

U Home & Garden asortimanu novi baterijski proizvodi na tržištu su od proljeća 2019.. Asortiman uključuje visokotlačne čistače, mokre i suhe usisavače i razne vrtne alate. Naš Professional asortiman pokrenuti će se 2020. godine i uključuje mokre i suhe usisavače, kao i profesionalne alate za održavanje zelenih površina. A mi smo prva tvrtka na svijetu koja je lansirala baterijski visokotlačni čistač za komercijalnu upotrebu.

Litij-ionske baterije će postojati još neko vrijeme, ali sljedeće su tehnologije već u startnim blokovima. Kakav je Kärcherov odgovor?

Naše su platforme dizajnirane tako da u naše sučelje možemo lako uklopiti nove stanične tehnologije. To je važan način na koji svojim kupcima možemo ponuditi rješenja koja osiguravaju budućnost.

Photo collage for interview with Kärcher expert Jan Becker