Понять экологов и энтузиастов "электриков" можно, однако здравый смысл никто не отменял. Каковы же главные препятствия на этом пути и каковы перспективы?
Сразу следует обозначить, что под термином "возобновляемые источники", подразумевается целый индустриальный комплекс: автомобилестроение, энергетика, электроника и т.д. Многие полагают, что всё это очень дорого. Однако, это не так. В мире хватает средств для инвестирования в высокодоходные отрасли и IT сферу. Мало того, деньги всегда можно напечатать. Главная проблема - ресурсы планеты. И если с кремнием, а следовательно, с солнечными панелями дела обстоят хорошо т.е. кремния на Земле много и он относительно дешевый, то с редкоземельными металлами входящими в состав аккумуляторов дела обстоят намного хуже. А ведь без них никуда!
Так учёные подсчитали, что в современная литий-йонной батарея содержит приблизительно 160 граммов металлического лития на один киловатт хранимой электроэнергии. Это базовая цифра. Теперь можно подсчитать сколько лития требуется, например, автомобилю Tesla Model S с аккумулятором емкостью 85 кВт. Итого 13,6 кг. металлического лития.
При этом, аккумулятор состоит из множества элементов формфактора 18650. Напомним, что эти элементы содержат также никель и кобальт. И если с первым проблем не наблюдается, то с кобальтом дела обстоят совсем не так безоблачно. Экономисты подсчитали, что даже при современных ценах, спрос на кобальт к 2025 году вырастет примерно в три раза! Но, где взять такое количество кобальта и можно ли его чем-то заменить?
«Кобальт настолько важен для оптимальной производительности аккумуляторов, что он вряд ли скоро исчезнет из литий-ионных аккумуляторов. Если увеличить долю никеля, снизится стабильность батареи и срок её службы, снизится скорость заряда батареи. Кобальт - это элемент, который компенсирует нестабильность никеля. Без него не обойтись в ближайшие три десятилетия.», - сказал исполнительный директор Umicore Марк Гринберг.
К этому стоит добавить, что сегодня Li-Ion аккумляторы широко применяются лишь в переносной электронике: смартфонах, ноутбуках, фонарях, навигаторах и т.п. И это уже довольно обширный рынок. Если же на рынок выйдут автопроизводители, кобальта и лития станет катастрофически не хватать. Также не стоит забывать энергетиков и учёных физиков. Их эксперименты с термоядерным синтезом на токамаках также требуют изрядного количества лития, который используется для получения трития.
Короче, ученые подсчитали, что лития и кобальта хватит для замены на электромобили лишь 25% всего современного автопарка. Вот так. Никакой реальной "электромобилизации" в ближайшее время не будет, пока не будут найдены новые решения в области хранения электроэнергии.
Прогресс в этой области идёт достаточно быстро, однако новых технологических решений пока не видно. Впрочем стало понятно, что использовать литий-йонные аккумуляторы в энергетике нецелесообразно, потребуется слишком большая емкость, а соответственно и стоимость таких батарей будет запредельной. Для энергетических нужд уже сегодня созданы более подходящие металл-воздушные батареи.
Metal-Air
Любая батарея состоит из анода, катода и электролита между ними. Так в литий-ионной батарее ионы лития, растворенного в электролите, перемещаются от анода к катоду в процессе зарядки и разрядки. В металл-воздушной батарее катод состоит из воздуха, а анод из металла. Использование воздуха делает эти батареи принципиально более легкими и дешевыми.
Компания Fluidic Energy производит особый тип металлической воздушной батареи, называемой цинко-воздушной. Цинк - недорогой металл, являющийся самым дешевым победителем в области хранения энергии. Он использовался в батареях в течение многих лет, но они были неперезаряжаемы. Когда энергия, накопленная в них, кончалась, батарею приходилось выбрасывать. В 2005 году Fluidic Energy приступила к лабораторным исследованиям свойств цинковых батарей в результате чего через десять лет создала коммерческую технологию цинковых аккумуляторов. В настоящее время компания уже развернула 75000 батарей на 1200 различных площадках по всему миру, что намного больше, чем ее конкуренты.
Прогрессу технологии Fluidic Energy поспособствовало то, что металл-воздушные батареи компании в 4 раза дешевле любых кислотных аккумуляторов и в 17 раз дешевле любых li-ion. Так стоимость хранения 1 кВт.ч получилась намного ниже 100 долларов. Кроме того, батареи компании имеют долгий срок службы, переносят глубокую разрядку, имеют большое количество циклов заряд-разряд, масштабируемы, пожаробезопасны, полностью утилизируемы.
Батареи Fluidic Energy предназначены вовсе не для переносных или мобильных устройств. Их основные сферы применения: солнечная энергетика, телекоммуникации. Здесь они обеспечивают беспрецедентный уровень надёжности и контроля, заменяя собой дорогостоящие дизельные генераторы.
