Mokslas

Skamba gal juokingai, bet planetą išgelbės Elono Musko arba kitų, bet vis tiek akumuliatoriai 2020 m. liepos 5 d. Karolis MAKRICKAS

Taip, išties, patobulintos baterijų technologijos ne tik leistų turėti ilgai neišsikraunančius įrenginius, visiems persėsti į toli važiuojančius ir pigiai kainuojančius elektromobilius, bet ir padėtų kovoti su klimato kaita bei padidintų tokių šalių kaip Lietuva energetinę nepriklausomybę.

Mat iš vėjo ar saulės spindulių sukauptą perteklinę energiją būtų galima pigiai saugoti baterijose ir atsisakyti iškastinio kuro deginimo. Bet ar proveržis įvyks netrukus, ar vis dėlto pigesnių ir talpių baterijų, taigi – ir pigesnių elektromobilių bei tikrosios energetinės nepriklausomybės, turėsime laukti dar mažiausiai dešimtmetį?

Problemos su baterijomis mus paskandino vidaus degimo variklių amžiuje

1800-aisiais Alessandro Voltos išrasta baterija yra išties sudėtinga ir išmani inovacija, elektros gamybai pasitelkianti cheminius procesus. Baterijų veikimo principai ir forma bėgant metams keitėsi. O dabar akivaizdu, kad be baterijų šiandien sunkiai įsivaizduotume savo gyvenimą. Skaičiuojama, kad šiuo metu ličio jonų baterijų pasaulinė rinka, anot „Forbes“, vertinama maždaug 65 mlrd. JAV dolerių, o iki 2025 m.
pasieks 100 mlrd. JAV dolerių vertę, bet gali būti, kad augimas bus dar spartesnis. Pastaruoju metu baterijų rinkos augimą ypač spartino mobiliųjų technologijų plėtra, o šiandien įsibėgėja elektromobilių amžius ir prasideda atsinaujinančių išteklių energetikos era. Tam prireiks daug daugiau kuo galingesnių ir kuo pigesnių baterijų.

Deja, dar 1990-aisiais sukurtos ličio jonų baterijos buvo naujausia didesnė inovacija, bet, ekspertų nuomone, šio tipo baterijų potencialas beveik išnaudotas. Išmaniųjų telefonų baterijų veikimu iš esmės esame patenkinti, tačiau elektromobilių it atsinaujinančių išteklių energetikos technologijų kūrėjai draskosi plaukus sau nuo pražilusių galvų ir skiria milijonus eurų tyrimams, kad būtų išrastos talpesnės, pigesnės ir daug sykių įkraunamos baterijos, nes be jų šimtaprocentinis perėjimas prie atsinaujinančių išteklių energetikos bus labai problemiškas.

„Tesla“ nėra vienintelė, kuri ieško sprendimų, kaip patobulinti baterijų technologijas. Kinai skelbia, kad sukūrė analogiškas, tačiau jau ne 1,6 mln., bet visus 2 mln. km įveikti galinčias baterijas ir jos vos 10 proc. brangesnės nei esamos ličio jonų baterijos.

Beje, tai net ne pirmas kartas istorijoje, kai nepakankamas baterijų našumas sustabdo ar, mūsų atveju, pristabdo elektromobilių plėtrą. Veikiausiai nė nežinojote, kad pirmojo elektromobilio prototipas buvo sukurtas bemaž 60 metų anksčiau nei 1885-aisiais pasirodęs vidaus degimo variklis. Būtent dėl baterijų netobulumo XIX a. automobilių kūrėjai nusigręžė nuo elektra varomų transporto priemonių idėjos ir šiandien miestuose dūstame nuo kietųjų dalelių

Ličio jonų baterijos – gana problemiškos mūsų planetos gelbėtojos

Didžiausia ličio jonų baterijų yda yra jų saugumas. Pamenate degančius mobiliuosius telefonus? Perkaitusios arba perkrautos ličio jonų baterijos gali užsidegti ar net sprogti. Kraunamos jos nemėgsta nei šalčio, nei karščio, tad draudžiama jas krauti esant žemesnei nei 0 °C arba aukštesnei nei +60 °C temperatūrai. Tokio tipo baterijos taip pat gali „užsitrumpinti“ ir akimirksniu tapti nebenaudojamos. Visiems šiems trūkumams apeiti sugalvota įvairių inžinerinių sprendimų, deja, jie, anot „The New York Times“, baterijų kainą padidina beveik penkis kartus.

Dar vienas trūkumas – laikui bėgant ličio jonų baterijos tampa ne tokios funkcionalios, nors pastartuoju metu ši problema irgi sprendžiama. „Teslos“ elektromobiliui nuvažiavus daugiau nei 270 tūkst. km, baterijų talpa sumažėja apie 15 procentų. Ir nors 270 tūkst. km lengvajam automobiliui yra išties daug, reikia atsižvelgti į tai, kad elektromobiliai viena įkrova ir taip nuvažiuoja trumpesnį atstumą nei vidaus degimo variklius turintys automobiliai pilnu baku. Be to, ir įkrauti užtrunka ilgiau nei pripildyti baką. Todėl net ir toks nuvažiuoto atstumo susitraukimas kerta per elektromobilių patrauklumą. O ką jau kalbėti apie akumuliatorių panaudojimą elektrifikuojant krovinių vežimo verslą – sunkvežimiai tokį atstumą gali įveikti ir per vienus metus.

Vertėtų neužmiršti ir taršos, apie kurią nuolat primena naftos pramonės bičiuliai, teigiantys, kad elektromobiliai taip pat yra labai taršūs. Reikia pripažinti, kad iš dalies jie yra teisūs, todėl proveržio baterijų technologijose reikėtų ir dėl šios priežasties. Birmingamo universiteto (Jungtinė Karalystė) tyrėjai apskaičiavo, kad vien 2017 m. parduotas 1 mln. elektromobilių po septynerių–dešimties metų, pasibaigus baterijų gyvavimo ciklui, lems 250 tūkst. metrinių tonų (0,5 mln. kub. m) neperdirbtų baterijų pakuočių atliekų.

Galop, vienas būtiniausių ličio jonų baterijų komponentų yra kobaltas – jis naudojamas gaminant katodus. Daugiausia šiuo metu naudojamo kobalto iškasama Konge. Šioje šalyje neretai itin sunkiam darbui įdarbinami ir vaikai, tad iškastinio kuro pramonė vis dar gali teigti, kad ir elektrinių automobilių gamintojai nėra nei labai švarūs, nei labai dori.