Μπορεί το αλάτι να τροφοδοτήσει το μέλλον;

Η μετάβαση στην καθαρή ενέργεια λειτουργεί με μπαταρίες και οι μπαταρίες αυτέςΦτιαγμένο με μη τόσο καθαρούς τρόπους..

Οι περισσότερες από τις σημερινές μπαταρίες είναι μπαταρίες ιόντων λιθίου.κέντρα δεδομένωνκαι στατικά δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας για ηλιακά πάνελ και ανεμογεννήτριες, καθώς και σε καθημερινά αντικείμενα όπως τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές και ηλεκτρικά σκούτερ.

Το λίθιο απαιτείτεράστιες ποσότητες νερούΤο Ινστιτούτο Ερευνών Ενέργειας αναφέρει ότι η Βρετανία έχει ήδη αναλάβει την εκμετάλλευση και την εξυγίανση περίπου 2 εκατομμυρίων λίτρων νερού ανά μετρικό τόνο λιθίου.

Για παράδειγμα, στηνΧιλή, ο δεύτερος μεγαλύτερος παραγωγός λιθίου στον κόσμο, η βιομηχανία χρησιμοποιεί μια διαδικασία εξόρυξης άλμης,που εκτρέφει το ήδη σπάνιο γλυκό νερό από τις τοπικές αυτόχθονες κοινότητες και προκαλεί σοβαρή βλάβη στα κοντινά εύθραυστα οικοσυστήματα υγροτόπων.

Επιπλέον, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου απαιτούν βαρέα μέταλλα όπως κοβάλτιο, νικέλιο, μαγγάνιο και χαλκό στους καθοδούς τους, οι οποίοι αντλούν τα ιόντα από την άνοδο όταν η μπαταρία εκφορτώνεται.

Το μεγαλύτερο μέρος των παγκόσμιων αποθεμάτων κοβαλτίου βρίσκεται στηνΛαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό, όπου τα ορυχεία λιθίου εκμεταλλεύονται συνήθως τους εργαζόμενους, μολύνουν τις πηγές νερού και απελευθερώνουν τοξικές σκόνες και σωματίδια στον αέρα.

Εκτός από τις ηθικές σκέψεις, η γεωπολιτική θέτει τις δικές της προκλήσεις.κυριαρχεί στην αγορά, με το 68% της παγκόσμιας ικανότητας διύλισης κοβαλτίου, το 72% της ικανότητας διύλισης λιθίου και το 83% της παραγωγικής ικανότητας ιόντων λιθίου.

Αυτές οι παγίδες κάνουν τους επιστήμονες και τις εταιρείες να αναζητούν εναλλακτικές πηγές ενέργειας από μπαταρίες.

Μερικά παραδείγματα περιλαμβάνουν:υδατικό ψευδάργυρο,μπαταρίες ροήςκαι ακόμαβαρύτητα∙ που λειτουργεί με τη μετατροπή κινητικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια.

Αλλά υπάρχει ένα φθηνό, άφθονο και εύκολα διαθέσιμο υλικό που οδηγεί τον αγώνα για την αντικατάσταση του λιθίου ως κύριο συστατικό στις μπαταρίες.

Αλάτι.

Εισάγετε νατρίου

Ο Ζαν-Μαρί Ταρασκόν, καθηγητής φυσικής και χημείας στερεών στοιχείων στο Κολέγιο της Γαλλίας, πιστεύει στην ανωτερότητα του νατρίου εδώ και τουλάχιστον 15 χρόνια.

Ως ιδρυτής και διευθυντής του ερευνητικού δικτύουRS2E, ηγήθηκε μιας ομάδας που ανέπτυξε μια μπαταρία ιόντων νατρίου στο Κολέγιο και στο Πανεπιστήμιο της Πικάρδης.Λαμβάνοντας υπόψη ότι ο Βερν οραματίστηκε μια φανταστική μπαταρία αλατιού στο βιβλίο του,Είκοσι χιλιάδες λεύγες κάτω από τη θάλασσα.

“Ο κύριος παράγοντας στην περίπτωσή μου ήταν η αειφορία,” λέει ο Tarascon. “Πίσω στο 2010, ήταν προφανές ότι ο κόσμος θα υιοθετούσε μπαταρίες ιόντων λιθίου και θα ξεμείναμε από αυτόν τον πόρο.”

Η απόφαση ήταν να βρεθεί μια εναλλακτική λύση γι' αυτό κινούμαστε στο νάτριο.

Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου έχουν παρόμοια χημική συμπεριφορά με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, αν και χωρίς τις αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, λέει ο Shan Zhang,ερευνητής στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Chalmers στο ΓκέτεμποργκΣουηδία.

Η διαδικασία κατασκευής είναι επίσης παρόμοια, πράγμα που σημαίνει ότι δεν χρειάζεται να δοκιμάσετε την γραμμή παραγωγής τόσο πολύ, προσθέτει.Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις υπάρχουσες γραμμές παραγωγής και να κάνετε κάποιες προσαρμογές για την μπαταρία αλατιού. ̇

Ο Zhang λέει ότι οι μπαταρίες νατρίου είναι επίσης ασφαλέστερες από τις αντίστοιχες μπαταρίες λιθίου και λειτουργούν καλύτερα σε ακραίες θερμοκρασίες.

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι υπεύθυνες για αμέτρητες πυρκαγιές, μεταξύ των οποίων και μίαΚαλιφόρνιας μονάδα αποθήκευσης μπαταριώνΝωρίτερα φέτος, μια πυρκαγιά που κάηκε για μέρες και οδήγησε στην εκκένωση περίπου 1.200 κατοίκων της περιοχής.

Το 2024, ο Zhang οδήγησε μιαμελέτηπου εξέτασε τις μελλοντικές κλιματικές επιπτώσεις των διαφόρων τύπων μπαταριών αλατιού, εστιάζοντας στις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.

Η ομάδα της διαπίστωσε ότι μέχρι το 2050, η χρήση ανανεώσιμης ενέργειας για την κατασκευή μπαταριών θα μπορούσε να μειώσει ενδεχομένως την κλιματική της επίδραση κατά 43 έως 57 τοις εκατό σε σύγκριση με τα επίπεδα του 2020.

Η piερίpiτωση του κλίατου μειώνεται όσο πιο μακριά πάμε στο μέλλον, αpiό τις διαδικασίες κατασκευής, την εξόρυξη, καθώς και τις διαδικασίες άνω της συρροής, δηλώνει.

Αλλά τα χημικά που χρησιμοποιούνται στην κάθοδο εξακολουθούν να αποτελούν ανησυχία, λέει, και θα πρέπει να αντιμετωπιστούν με περισσότερες επενδύσεις στην έρευνα για τις μπαταρίες ιόντων νατρίου.

Βρίσκοντας μια θέση

Έτσι, τι εμποδίζει μια μεγαλύτερη κατανάλωση μπαταριών ιόντων νατρίου;χαμηλή τιμή του λιθίου, διατηρώντας τον ανταγωνιστικό με το νάτριο.

Μετά την άνοδο σε ρεκόρ 83.000 δολαρίων ανά τόνο τον Νοέμβριο του 2022, ητιμή του λιθίουΗ τιμή των ηλεκτρικών οχημάτων μειώθηκε από τότε, φτάνοντας στο χαμηλό των 8.400 δολαρίων ανά τόνο τον περασμένο μήνα, καθώς οι πωλήσεις των ηλεκτρικών οχημάτων (EV) ήταν πιο αργές από ό,τι αναμενόταν.

Ένα άλλο εμπόδιο είναι ότι το νάτριο είναι λιγότερο πυκνό από το λίθιο, πράγμα που σημαίνει ότι χρειάζεται περισσότερο χώρο και ενέργεια για να κρατήσει το ίδιο φορτίο.

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια μεγαλύτερη, βαρύτερη μπαταρία, η οποία είναι λιγότερο από ιδανική στο αυτοκίνητό σας ή στο τηλέφωνό σας, για παράδειγμα.

Αντί να αντικαταστήσει πλήρως το λίθιο, το νάτριο πρέπει να βρει τις εφαρμογές του, όπου ο όγκος και το βάρος δεν αποτελούν πρόβλημα, λέει ο Zhang.

Καθώς οι επιστήμονες συνεχίζουν να εργάζονται για τη βελτίωση της ενεργειακής τους πυκνότητας, ένα κατάλληλο μέρος για τις μπαταρίες ιόντων νατρίου είναι στα σταθερά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας,όπου η ενέργεια μπορεί να αποθηκευτεί και να εκφορτωθεί όταν χρειάζεται για την εξισορρόπηση του ηλεκτρικού δικτύου.

Στην πραγματικότητα, η Bloomberg New Energy Finance (BNEF) είναι σήμεραπρογραμματισμόςένα 15% μερίδιο αγοράς για μπαταρίες ιόντων νατρίου στην αποθήκευση ενέργειας μέχρι το 2035, από 1% σήμερα.

Στις Ηνωμένες Πολιτείες, η Natron Energy, με έδρα τη Silicon Valley, κατασκευάζει μπαταρίες ιόντων νατρίου για εγκατάσταση σε κέντρα δεδομένων και εταιρείες υπολογιστών cloud, καθώς και ταχεία φορτιστές EV.

Πρόσφατα έσπασε το έδαφος σε έναΝέο εργοστάσιο 1,4 δισ. δολαρίων στη Βόρεια Καρολίνα, η οποία αντιπροσωπεύει 40 φορές αύξηση της παραγωγικής ικανότητας.

Εν τω μεταξύ, στο Ηνωμένο Βασίλειο, η Faradion, θυγατρική της Reliance New Energy Ltd της Ινδίας, είναιΚατασκευή μπαταριών ιόντων νατρίουγια τη μεταφορά, την αποθήκευση και την εφεδρική ενέργεια.

Και στη Γαλλία, η TIAMAT, μια εταιρεία στην οποία η Tarascon χρησιμεύει ως επιστημονικός σύμβουλος, εφηύρε την πρώτη μπαταρία ιόντων νατρίου που έχει σχεδιαστεί για χρήση σε εμπορικό προϊόν:Ασύρματο ηλεκτρικό τρυπάνι.

Τον περασμένο μήνα,Υπέγραψε συμβόλαιο με την αμερικανική εταιρεία τεχνολογίας EndeavourΓια να φτιάξουμε μπαταρίες για κέντρα δεδομένων τεχνητής νοημοσύνης.

Οδήγηση με αλάτι

Ο μεγαλύτερος χρήστης της μπαταρίας ιόντων νατρίου, ωστόσο, είναιΚίναΗ χώρα κυριαρχεί ήδη στην αγορά των μπαταριών ιόντων λιθίου, ένας λόγος για τον οποίο έκανε εύκολα την αλλαγή, λέει ο Zhang.

Οι κινεζικές εταιρείες έχουν ήδη επενδύσει πάνω από 7,6 δισεκατομμύρια δολάρια στην τεχνολογία ιόντων νατρίου, με 27νέες εγκαταστάσεις παραγωγήςθα ανακοινωθεί μόνο το 2024.

Εταιρείες όπως η Yadea, η HiNa και η Contemporary Amperex Technology (CATL) δημιουργούν τώρα ένα ανταγωνιστικό πλεονέκτημα στην παγκόσμια αγορά μπαταριών ιόντων νατρίου.Παίρνοντας άλλο ένα μεγάλο βήμα στην καθαρή βιομηχανία της χώρας.

Και σε αντίθεση με τους δυτικούς ομολόγους τους, ήδη βάζουν αυτοκίνητα με νατρίου στο δρόμο.

Η Γιαντέα, για παράδειγμα, αρχίζει να πουλάειηλεκτρικά μοτοποδήλαταΜε τη βοήθεια του νατρίου μετά από επιτυχήΠιλοτικό έργο με 150.000 ταχυδρόμους διανομής τροφίμωνΣτο Σενζέν.

Ενώ αυτά τα δίτροχα έχουν μόνο μια αυτονομία περίπου 70 χιλιομέτρων, ο κατασκευαστής έχει κατασκευάσει σταθμούς ανταλλαγής μπαταριών όπου οι ιδιοκτήτες μπορούν να αλλάξουν τις εξαντλημένες μπαταρίες σε λιγότερο από ένα λεπτό,Αντί να περιμένουμε ώρες για να τις επαναφορτώσουμε..

Η CATL, ο μεγαλύτερος κατασκευαστής μπαταριών στον κόσμο για ηλεκτρικά οχήματα και αποθήκευση ενέργειας,Ανακοίνωσε ένα σχέδιο νωρίτερα φέτος για την μαζική παραγωγή μπαταριών ιόντων νατρίου για βαρέα φορτηγά και αυτοκίνητα κάτω από ένα νέο εμπορικό σήμα που ονομάζεταιNaxtra.

Οι ηλεκτρικές μοτοσικλέτες και τα μοτοσυκλέτες είναι ήδη πανταχού παρούσες στην Κίνα, με ορισμένα55 εκατομμύρια πωλούνταιΜόνο το 2023.

Τώρα, οι επιδρομές της χώρας σε οχήματα που τροφοδοτούνται από μπαταρίες νατρίου θα μπορούσαν να δημιουργήσουν τεράστιο δυναμικό επέκτασης σε όλο τον Παγκόσμιο Νότο, ιδιαίτερα στην Ασία και την Αφρική, λέει η Κέιτ Λόγκαν,Διευθυντής του Κινέζικου Κλιματικού Κέντρου και της διπλωματίας για το κλίμα στο U.S-basedΙνστιτούτο Πολιτικής της Κοινωνίας της Ασίας.

∆εδομένου ότι η χρήση των δύο και τριών τροχών επικεντρώνεται στον Παγκόσμιο Νότο, οι αγορές αυτές θα είναι ακόμη πιο σημαντικές για τις κινεζικές εταιρείεςΑντί να οδηγούνται από παράγοντες όπως οι εμπορικές εντάσεις και η έλλειψη πρόσβασης στις αγορές του Παγκόσμιου Βορρά- Το εξηγεί.

Η μετατροπή αυτών των ποδηλάτων και τράικς χονδρικής σε ηλεκτρική ενέργεια σε όλες τις αγορές του Παγκόσμιου Νότου θα έχει σημαντική επίδραση τόσο στις εκπομπές όσο και στη χρήση ορυκτών καυσίμων, προσθέτει.