Kutatók szerint Európa iparának a zöld jövője egy olyan anyagtól (is) függhet, amely minden háztartásban megtalálható: és ez a konyhasó.
Lecserélhetők-e az olyan nehezen felszínre hozható és csökkenő készletű akkumulátor alapanyagok, mint a lítium, olyan nagyobb mennyiségben rendelkezésre álló és biztonságosabb alternatívákra, mint a só?
Vajon a nátriumion-akkumulátorok valódi megoldást jelentenek Európa megújuló energiaforrások és megfizethető áramellátás irányába tett törekvéseire? – teszi fel a kérdést a Horizont Magazinban megjelent cikk szerzője.
Ami biztos, hogy a franciaországi Tiamat Energy szervezet egyik kutatója nátrium felhasználásával fejleszt újratölthető akkumulátorokat. A nátrium a nátrium-klorid része, amely egy ionos vegyület, a háztartási só vegyi elnevezése.
A főbb felhasználási területek
A nátriumion-akkumulátorok fejlesztésével az a cél, hogy Európa kevésbé függjön a lítiumion-akkumulátoroktól, amelyek az elektromos fogkefékben, a telefonokban, a mopedekben és az autókban is megtalálhatók.
Napjainkban az akkumulátorok többek között lítiumot, nikkelt és kobaltot tartalmaznak, amelyek ritkábban fellelhető fémek, ráadásul mérgezőek is, miközben a nátrium az egyik leggyakrabban előforduló anyag a Földön.
Abou-Rjeily mérnök egy olyan uniós támogatású projektet vezetett, amelynek célja kereskedelmi forgalomba is hozható nátriumion-akkumulátorok kifejlesztése volt, és amely új alapra helyezheti az európai akkumulátorgyártást.
A NAIMA elnevezésű projekt 2019 decemberétől 2023 májusáig tartott. A programban bolgár, belga, francia, német, holland, szlovén, spanyoli és svéd vállalatok, kutatóintézetek és egyetemek vettek részt.
Többszáz milliárd eurós piacról van szó
Az európai akkumulátorpiac értéke 2025-re akár az évi 250 milliárd eurót is elérheti. A kontinens célja, hogy növelje a globális akkumulátorcella-gyártásban betöltött szerepét, a 2018-as 3%-os értékről egészen 25 százalékra, csökkentve Ázsia jelenlegi 85%-os dominanciáját.
Az Európai Unió számos kutatási projektet támogat, a kutatások az ellátási lánc minden szegmensére kiterjednek: kezdve az akkumulátorok gyártásához szükséges nyersanyagoktól az energia tárolásához szükséges infrastruktúrán át, egészen az olyan „intelligens energiahálózatokig”, amelyek automatikusan töltik az autókat, amikor olcsó az áram, valamint az újrahasznosítást lehetővé tevő akkumulátor kialakításokig.
A lítiumion-akkumulátorok rengeteg energiát képesek tárolni kis helyen, ezért egyaránt kiválóak okostelefonokhoz és elektromos autókhoz.
A nátriumion-akkumulátorok valamivel nagyobb méretűek és általánosságban véve olcsóbbak is, ezáltal felhasználhatók energiatárolásra olyan helyeken, mint a háztartások, az elektromos szerszámok és a kisebb járművek.
A lítium, a kobalt, a réz és a nikkel egyaránt szerepelnek a kritikus fontosságú nyersanyagok uniós jegyzékében, kiemelve a külföldi beszállítóktól való függés és a szűk ellátási keresztmetszetek miatti aggályokat.
A globális piacra került lítiumion-akkumulátorok négyötödét Kína gyártotta 2021-ben. Az ezen típusú akkuk legnagyobb felvevőpiaca várhatóan az autóipar lesz.
A francia kutató szerint a Tiamat 2026-ban egy gigagyárat fog létesíteni a franciaországi Amiens-ben, ahol kezdetben elektromos szerszámokban használható nátriumion-akkumulátorokat gyártanak majd.
A projekt abban is segített a partnereknek, hogy további kutatásokat végezzenek a megújuló energiák tárolására felhasználható nátriumion-akkumulátorok terén is. Ezeket az akkumulátorokat a jövőben autókhoz is fel lehet majd használni.
Abou-Rjeily szerint ugyanakkor ezek az akkumulátorok nem képesek a lítiumion-akkumulátorokhoz hasonlóan 500 kilométernyi hatótávot biztosítani, de rövidebb távokra tökéletesen megfelelőek lehetnek.
Autók és háztartások
A németországi Darmstadti Műszaki Egyetem vendégprofesszora, Magdalena Graczyk-Zajac meglátása szerint a nátriumion-akkumulátorok energiatárolás szempontjából összekapcsolhatják az autókban és a házakban történő felhasználást.
Ugyanő elektrokémikusként a németországi EnBW elektromossági vállalat alkalmazottjaként részt vesz egy másik olyan uniós támogatású projektben is, amelynek célja a háztartásokban felhasználható nátriumion-akkumulátorok kifejlesztése. A SIMBA elnevezésű projekt három és fél év munkát követően várhatóan ebben a hónapban ér véget.
A kutató szerint a házakon elhelyezett fotovoltaikus panelek által termelt energiát majd újratölthető háztartási nátriumion-akkumulátorokban tároljuk.
Az akkumulátor nemcsak a ház áramellátását biztosítja, hanem gondoskodik a lakók elektromos autójának töltéséről is. Ennek a megvalósítása jelentős költségcsökkentést jelentene az autózás költségei szempontjából.
A nagyobb méretű nátriumion-akkumulátorokat a háztartásokban az alagsorban vagy a garázsban lehetne elhelyezni, így nem okozna problémát a nagyobb méret sem.
A SIMBA-projekt keretén belül már laboratóriumi teszteket végeztek a háztartási nátriumion-akkumulátorok néhány alapvető komponensén.
Az egyik ilyen az anód, amelyet kemény szénből állítanak elő, de fából vagy biohulladékból is előállítható. Egy másik komponens, a katód pedig, egy úgynevezett „prussian white” (PW) anyagból is előállítható.
Míg a lítiumion-katódok gyakran tartalmaznak kobaltot, a PW-ből készült katód vasat tartalmaz, amely könnyebben hozzáférhető és olcsóbb fém.
Ezt a típusú katódot az Altris szervezet fejlesztette ki, amely 2017-ben vált ki a svédországi Uppsalai Egyetemből – a SIMBA-projekt egyik résztvevőjéből.
Tavaly novemberben az Altris amiatt került fel a címlapokra, hogy ipari partnere, a svédországi Northvolt vállalat bejelentette, hogy Európában ezen katód felhasználásával fog akkumulátorokat gyártani.
Általánosságban véve a nátriumion-akkumulátorok olcsóbb és tisztább energiát nyújthatnak az európai háztartásoknak.
Az akkumulátorok pénzügyi hasznot is jelentenek a tárolás, valamint a fennmaradó áram hálózatba való értékesítése révén, ha a háztartási energiatermelés magasabb a fogyasztásnál. A tárolásnak köszönhetően pedig az energia később is felhasználható a háztartásban.
