Li-ion batérie: jednotka na trhu alebo hudba minulosti?

Áno, lítium-iónové batérie sú stále jednoznačnou jednotkou na trhu. A vyzerá to tak, že tejto pozície sa zatiaľ nemajú v pláne vzdať. Kvôli zvýšenému záujmu o ukladanie elektriny vo vybraných aplikáciách však na scénu prichádza aj nová konkurencia so zameraním sa na využívanie konceptu RFB (Redox Flow Batteries – prietokových batérií). Ja si teda kladiem niekoľko otázok: Sú li-ion batérie stále tým najefektívnejším riešením? Aké sú ďalšie možnosti? A ktoré z nich budú prínosnejšie nielen pre ľudí, ale aj životné prostredie či naše peňaženky?

LI-ION BATÉRIE SI “CEMENTUJÚ“ SVOJU POZÍCIU. OTÁZKA ZNIE…DOKEDY?

Už takto v úvode musím podotknúť, že spomínaná konkurencia je úplne pochopiteľná! Priestor pre alternatívne úložiská elektrickej energie totiž otvára ich technická špecifikácia ako napríklad počet dostupných operačných cyklov, limitácie spojené s tzv. hlbokým vybíjaním, dopad na planétu spojený s ťažbou a likvidáciou týchto batérií či ich samotná bezpečnosť. A tu sa rovno dostávame ku alternatíve v podobe prietokových batérií. Práve tie môžu časom li-ion batérie prekonať kombináciou vyššieho výkonu, bezpečnosti, životnosti či už v počte cyklov alebo v rokoch, nižšími celkovými nákladmi na vlastníctvo, podstatne nižšou degradáciou a vyššou šetrnosťou k prírode. Netreba však zabúdať ani na ich ďalšiu obrovskú výhodu, ktorou je možnosť oddeliť navýšenie kapacity batérie nezávisle od jej výkonu a naopak. Čo to znamená v praxi? Zatiaľ čo výkon v prietokovej batérii sa vytvára v elektrochemickom zväzku (stacku), kapacita úložiska je daná objemom nádrží s kladne a záporne nabitým elektrolytom. Preto je v takejto batérii možné zväčšovať kapacitu na mieste inštalácie v celku jednoducho, a to zväčšením objemu nádrží. A netreba zabúdať ani na to, že RFB batérie neovplyvňuje ani počet cyklov nabíjania, hĺbka vybíjania či rýchle zmeny toku energie pri ich prechode z nabíjania do vybíjania. Stávka na víťaza?

ZELENÝ ELEKTROLYT – SĽUBNÁ CESTA V KONCEPTE EURÓPSKEJ ENERGETICKEJ NEZÁVISLOSTI

Elektrolyty v prietokových batériách sú bežne založené na vodnom roztoku s pridaním prvku, ktorý na seba viaže voľné ióny. Aktuálne sa využíva hlavne vanádium, no existujú aj iné alternatívy ako bromid, zinok či kombinácia železa a chlóru. Navyše, vo fáze testovania sú aj ďalšie možnosti. Tieto prvky však majú aj svoje negatíva, ktoré sa týkajú vyššie spomenutých riešení, nateraz s výnimkou železa a chlóru. Čo konkrétne mám na mysli? Problémy vidím hlavne v otázke dodávateľského reťazca a ich získavania – ťažby s negatívnym dopadom na životné prostredie. Ako sa dá tento problém riešiť? Odpoveď je pomerne priamočiara – vynájdime ZELENÝ ELEKTROLYT. Práve ten totiž predstavuje v koncepte európskej energetickej nezávislosti veľmi sľubnú cestu k získaniu vysoko ekologického energetického úložiska bez nutnosti používania ťažkých kovov. Ako to urobíme? Využiť môžeme napríklad vedľajší produkt pri výrobe celulózy, ktorý sa dá získať z odpadovej drevnej štiepky v drevospracujúcom priemysle, ktorý je dostupný v tisíckach ton. Po overení jeho chemickej stability má predpoklad byť výbornou a ekologickou alternatívou na doplnenie portfólia fungujúcich elektrolytov.

Tejto oblasti sa venujeme aj v InoBat-e. Našim cieľom pod projektom IPCEI (Important Projects of Common European Interest) je optimalizovať riešenia na báze prietokovej batérie tak, aby bola nehorľavá, nevýbušná, netoxická, s priaznivým TCO (total cost of ownership), bez negatívnych externalít na vstupe a výstupe a elektrolytom s neobmedzenou životnosťou. Prevádzkové a technické parametre stacionárneho úložiska by tak mali presiahnuť rámce riešení, ktoré využívame dnes.

AKO ZNÍŽIŤ NÁKLADY ZÁKAZNÍKA NA ELEKTRINU? POĎME SI TO ZHRNÚŤ

Batériové úložiská sú v rámci výroby a distribúcie elektrickej energie nesmierne dôležité a určite by sme im mali venovať pozornosť. Vďaka nim totiž môžeme napríklad zvyšovať podiel obnoviteľných zdrojov v celkovom energetickom mixe, kde sa energia uskladňuje pri nižšej spotrebe a následne sa využíva v čase, kedy jej spotreba podstatne prekračuje priemerné hodnoty. Zabúdať by sme nemali ani na zaistenie dodávky energie do prenosnej sústavy. Práve v tomto bode totiž máme možnosť znížiť potrebu podporných služieb spojených s inštalovaním obnoviteľných zdrojov energie. A verte, že takéto využitie so sebou nesie aj veľké výhody! A to napríklad zníženie nákladov spojených so zabezpečením stabilnej dodávky elektriny pre koncového zákazníka. Pekným príkladom takéhoto využitia batérie z nášho trhu je inštalácia Východoslovenskou distribučnou spoločnosťou v Spišskej Magure, kde batéria pomáha pri vyrovnaní zaťaženia siete a zabezpečení stabilnej dodávky elektriny.

SÚ PRIETOKOVÉ BATÉRIE EKOLOGICKY PROSPEŠNOU CESTOU?

Rád by som sa ešte pristavil pri veľmi podstatnej téme, a teda ochrane životného prostredia z pohľadu udržateľnosti pre ďalšie generácie. V každej oblasti vieme robiť veci inak a udržateľnejšie, pričom ľahostajnosť by dláždila cestu do pekla. V batériovom biznise vidím riešenie práve v prietokových batériách. Tie totiž môžu zvrátiť negatívny dopad na životné prostredie spôsobený ťažbou rôznych kovov, v tomto prípade lítia, vanádia, kobaltu a pod. Ich výhodou je aj ich recyklácia. Na rozdiel od li-ion batérií je recyklácia RFB omnoho jednoduchšia, keďže konštrukčné časti sú tvorené z recyklovateľných plastov, ocele a hliníka. Samotný elektrolyt sa dá prečerpať a znovu použiť v inej batérii, čím nedochádza k  zaťaženiu prírody v takej miere, ako pri li-ion batériách. Navyše, v prípade vanádia je už teraz možné opakované použitie elektrolytu v rámci viacerých inštalácii.

AKO SI UKROJIŤ PODSTATNÚ ČASŤ KOLÁČA?

Odpoveď na túto otázku hľadáme aj v InoBat Energy. Uvedomujeme si, že nie je batéria ako batéria a jednotlivé charakteristiky sa líšia v závislosti od príslušnej technológie a predmetu jej využívania. Konkrétne hovorím napríklad o celkovej využiteľnej energii, rýchlosti nabíjania/vybíjania či priestorových požiadavkách v rámci jednotlivých druhov batérií. Poďme si to ale ukázať v praxi. Napríklad prietoková batéria si kvôli svojej energetickej hustote a váhe nenájde aplikáciu v sektore automotive, kde sa aplikujú riešenia s vysokým okamžitým výkonom, schopnosťou rýchleho nabíjania a optimálnou hmotnosťou. Pre RFB je primárne určenie využitia v oblasti stacionárnych úložísk, kde existuje dostatok priestoru na ich inštaláciu.

Presuňme sa však k ďalšej dôležitej oblasti, ktorou je cena. Aj vy ste už počuli, že nákupná cena li-ion batérií je najnižšia? Nemusí to byť pravda. Prietokové batérie totiž môžu ísť s cenou ešte nižšie. Pri inštalácii veľkých systémov s výkonom desiatok megawatov celková cena za inštalovanú kapacitu nerastie lineárne. Zvyšuje sa len o časti spojené s nádržami a elektrolytom. Suma sumárum, keď prepočítame životnosť batérie a jej časté nabíjanie, takýto systém sa automaticky stane jednoduchším, menej rizikovým  z pohľadu potenciálneho vzniku požiaru, ale aj ekonomickým z pohľadu doby použiteľnosti inštalácie. Navyše, v prípade prietokovej technológie je možné takmer rovnaké projektovanie životnosti obnoviteľného zdroja a batérie (samozrejme aj počas životnosti RFB je potreba výmeny časti komponentov),  avšak li-ion batéria skončí približne po 2 000 cykloch hlbokého vybitia a nastáva jej kompletná výmena, čo automaticky zvyšuje atraktivitu práve tej prietokovej.

PREDSTAVME SI SPOLU BUDÚCNOSŤ. AKO BY MOHLA VYZERAŤ?

Touto predstavou by som rád ukončil aj samotný blog. V prvom rade by som rád podotkol, že li-ion batérie sa dnes tešia veľkej obľube nielen u výrobcov áut. Sú aj predmetom výskumu na univerzitách. Práve výsledky výskumno-vývojových aktivít a zvýšenie produkcie batérií v sektore automobilového priemyslu predstavujú zlomové body, ktoré v prípade li-ion batérií presahujú do iných odvetví. Našim cieľom v rámci InoBat Energy je preto pozdvihnúť povedomie o alternatívnych riešeniach a neustálym výskumom vyvinúť zelené stacionárne úložisko s dôrazom na uhlíkovú neutralitu, ktoré nájde uplatnenie v komerčnej sfére.

A čo finálne riešenie? Dnes ho vidím v prietokových batériách na báze vanádia a alternatívnych zelených roztokov. Práve táto cesta dokáže suplovať riešenia na báze li-ion batérií. Využívanie ďalších elektrolytov v prietokových batériách je potom už len otázkou času. Som si istý, že InoBat Energy bude v tejto oblasti hlasným, mienkotvorným a prínosným hráčom na trhu.

A prečo to všetko vlastne robím? Svoju profesionálnu kariéru som začínal ako investičný bankár a neskôr som pôsobil v oblasti korporátneho bankovníctva. Stále som však túžil posunúť sa z oblasti risk assessmentu a analýz obchodných príležitostí, projektov, podnikateľskej činnosti našich klientov do reálneho podnikania. Ako krízový manažér som tak nastúpil do spoločností aktívnych v oblasti vinárstva a ťažkého strojárstva. Tieto dlhoročné skúsenosti ma nakopli a rozhodol som sa, že  je ten správny čas pretaviť ich do produktu postaveného na dlhodobej udržateľnosti s akcentom „nulového“ dopadu na životné prostredie. Preto som rád, že som súčasťou InoBat Energy. Presne o takýto produkt sa tu totiž snažíme a verím, že sa nám ho spoločne s Patrikom Kurillom a zvyškom tímu podarí v dohľadnej dobe úspešne uviesť na trh.

RUDOLF SIHLOVEC
Board Member, InoBat Energy