Vydavateľstvo LEADERPRESS

_

Home

Má svet dostatok lítia? Závisia od neho telefóny aj elektromobily

Nahradia li-ion batérie spaľovacie motory?

Skúste vymenovať tri chemické prvky, bez ktorých si neviete predstaviť život. Kyslík? Vápnik? Vodík? Ak patríte k ľuďom, ktorých mrazí predstava zažiť deň bez svojho telefónu, pridajte si do zoznamu ešte jeden prvok: lítium.

Práve lítium a vývoj lítiových batérií majú zásadný podiel na obrovskom pokroku prenosných elektronických zariadení. Takzvané Li-ionové batérie dnes poháňajú naše smartfóny, tablety či laptopy, ale aj vysokozdvižné vozíky a elektrické autá. Aj tieto riadky pravdepodobne čítate vďaka presunu lítiových iónov.

Očakáva sa, že dopyt po lítiových batériách v najbližších rokoch ešte dramaticky porastie. Dokážu napríklad zabezpečiť účinné ukladanie energie z alternatívnych a obnoviteľných zdrojov a pomáhajú znižovať energetickú závislosť na fosílnych palivách.

Lítiové batérie tak majú potenciál stať sa pohonom budúcnosti. A časť Južnej Ameriky, ktorá skrýva najväčšie svetové náleziská tohto kovu, sa môžu stať novým “Blízkym východom”.

Prvok predurčený na batérie
Lítium nájdete na treťom mieste periodickej sústavy prvkov a v minulosti sa využívalo pri konštrukcii lietadiel či liečbe bipolárnej poruchy. Vďaka svojím chemickým vlastnostiam sa ale stal kľúčovým prvkom aktuálnej technologickej revolúcie.



České lítium. (zdroj: SITA/AP)

„Lítium je najľahší kov, tretí najľahší prvok celkovo, a je vysoko reaktívne. Práve tieto vlastnosti ho predurčujú na použitie v batériách,” vysvetľuje Creative chemička Andrea Straková Fedorková z Katedry fyzikálnej chémie Prírodovedeckej fakulty na Univerzite Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach.

Väčšinu súčasnej elektroniky poháňajú takzvané Li-ionové batérie, v ktorých prenášajú elektrický náboj lítiové ióny Li+. V porovnaní s inými batériami je ich hlavnou výhodou vyššia životnosť a rýchlosť nabíjania. Efektívnejšie totiž dokážu premieňať chemickú energiu na elektrickú.

Li-ionové batérie navyše nevyžadujú údržbu, môžu sa nabíjať priebežne a nemusia sa vždy nabiť na sto percent. V porovnaní s oloveno-kyselinovým batériami, ktoré sa využívali v minulosti, sa navyše nabíjajú približne päťkrát rýchlejšie a majú trikrát dlhšiu životnosť.

Raketový nástup nových batérií
Jednorázové lítiové batérie sa objavili už v 70. rokoch minulého storočia, no prvú komerčnú li-iónovú batériu dala do svojich kamier až firma Sony v roku 1991. Li-iónové batérie začali čoskoro používať všetci výrobcovia kamier a postupne ovládli aj ďalšie elektronické zariadenia.

Trhový podiel Li-iónových batérií narástol medzi rokmi 1991 a 2007 z nula na 80 percent. A potom prišlo Apple so svojím prvým iPhonom a spolu s Li-iónovými batériami naštartovali revolúciu v prenosnej elektronike. Výrobcovia smartfónov sa začali každý rok pretekať s novými zariadeniami, ktoré vyžadovali čoraz vyššiu kapacitu batérií. Veľkosť a hmotnosť batérií sa zmenšovala, kým ich výkon a životnosť rástla. Energetická hustota sa napríklad za posledných 20 rokov zvyšovala o približne päť percent ročne.


Aj prvý iPhone používal Li-ion batériu (zdroj: Alexandra Guerson - Flickr.com)

Technologický pokrok tak prirodzene sprevádzal aj zvýšený záujem o lítium, ktorého celosvetová spotreba narástla medzi rokmi 2008 a 2016 o takmer 100 percent. A dopyt po lítiu neutícha. Nemecká Deustche Bank odhaduje, že sa do roku 2025 ešte zdvojnásobí. Lítiové batérie tak môžu naštartovať výrazné geopolitické a ekologické zmeny.

Lítiový trojuholník v Južnej Amerike
Lítium sa vo veľkom vyskytuje len v niektorých častiach sveta. Austrália, najväčší výrobca lítia na svete, ho získava zo skalnatých rúd. Potrebuje k tomu prispôsobovať ťažbu pôdy, kopať bane a tiež spotrebovať výrazné množstvo energie a chemikálií.

Oveľa jednoduchšie (a výhodnejšie) je získavať lítium zo soľanky, ktorá obsahuje lítnu soľ. V juhoamerických Andách vytvorila tektonická činnosť priehlbiny, ktorými vyteká slaná voda do jazier namiesto do mora. Jazerá ale pod vplyvom suchej klímy vysychajú a nechávajú za sebou kryštáliky soli.

„Voda sa odparí na soľných poliach a získaná lítna soľ sa odtiaľ odvezie na ďalšie čistenie a spracovanie do iných krajín,” opisuje Straková Fedorková fungovanie lítiových vrtov. „Environmentálny dopad spracovania a výroby lítia je podobný ako pri každej chemickej výrobe, musí sa hlavne správne nakladať s odpadovými vodami a s tuhým odpadom.”


Soľné jazero, púšť Atacama (zdroj: BruceW. - Flickr.com)

Najväčší svetový zdroj aktívnej ťažby lítia je soľná pláň Salar de Atacama v najsuchšom mieste na zemi - púšti Atacama. Okolitý región na hraniciach Čile, Argentíny a Bolívie je dokonca tak bohatý na náleziská lítia, že si vyslúžil prezývku lítiový trojuholník.

Odhaduje sa, že Čile má zásoby lítia na úrovni vyše sedem a pol milióna ton. To je približne štyrikrát toľko, koľko zásob má Austrália.

Koľko lítia potrebujete, aby ste vyrobili dostatok batérií pre jedno auto? Batéria najnovšej Tesly Model S obsahuje okolo 63 kíl uhličitanu lítneho (Li2CO3), z čoho lítium predstavuje približne 12 kíl, čo by stačilo na batérie do 10-tisíc mobilných telefónov. Podľa Bloomberg ide však iba o 7 kíl lítia.

Aj keď lítia by zatiaľ malo byť dosť, čoskoro sa môže stať cennou komoditou, ktorej zásoby sa oplatí udržiavať. Lítiový trojuholník podľa analytikov nahradí ropné bohatstvo krajín Blízkeho východu ako jeden z najvýznamnejších zdrojov svetovej energie. Ropu na cestách by tak v blízkej budúcnosti mohli nahradiť elektrické autá, ktoré budú hlavnou príčinou zvýšeného dopytu po lítiu.

Dve prekážky, ktoré brzdia rozvoj elektromobilov
Aby mohli elektromobily jedného dňa ovládnuť cesty, musia výrobcovia prekonať dve významné prekážky, ktoré v súčasnosti časť vodičov odrádzajú.

V Európe je to v prvom rade obmedzená ponuka a dlhé dodacie lehoty.

„Aj na Slovensku sme robili prieskumy, z ktorých vyšlo, že dopyt po elektrických autách je, len musia byť dostupné ako bežné autá,” povedal Creative Peter Ševce zo Slovenskej asociácie pre elektromobilitu, ktorý zdôrazňuje aj potrebu zlepšovať infraštruktúru.

„Na Slovensku registrujeme niečo nad 60 rýchlonabíjacích staníc, ktoré prevádzkujú firmy ako Greenway a ZSE, ktoré v nich vidia obchodnú príležitosť. Sieť ale potrebujeme zahusťovať ďalej,” dodal.


"Skladové" zásoby Tesly Modelu 3 pri fremontskej fabrike, čakajúce na dodanie zákazníkom. (zdroj: The Washington Post / Mason Trinca)

V elektromobiloch sa energia ukladá do litiových batérií, ktoré sa každý rok zdokonaľujú. Aktuálne obavy o krátkom dojazde a nízkej kapacite batérií sa tak podľa Ševca čoskoro rozplynú. Vedci už napríklad vyvíjajú novú generáciu lítiových batérií, ktoré môžu mať až 10-násobne vyššiu kapacitu.

Ide o batérie lítium-vzduch a lítium-síra. Tie fungujú na základe chemickej reakcie kovového lítia s kyslíkom zo vzduchu alebo sírou. Technológia je zatiaľ vo fáze výskumu, pretože sľubný výkon takýchto batérií ešte stále obmedzuje krátka životnosť.

Ak sa úspešný výskum prenesie do praxe, účinnejší pohon posilní ekologické výhody elektrických áut a môže prispieť k celkovej energetickej nezávislosti na fosílnych palivách.

Je elektrický pohon ekologickejší ako spaľovanie fosílnych palív?
Ekologickosť elektrického pohonu treba podľa Ševca analyzovať v každej krajine samostatne, pretože energetický mix - spôsoby získavania energie - krajín je rozdielny. Elektrické auto je napríklad na Slovensku šetrnejšie k životnému prostrediu ako rovnaké auto v Poľsku. Aj v súčasných podmienkach majú ale elektromobily menšiu záťaž na životné prostredie ako spaľovacie autá.

„Ak by sme mali byť korektní, k benzínovým autám by sme mali pripočítať aj ťažbu, prepravu, spracovanie a rozvoz ropy po čerpacích staniciach,” vysvetľuje Ševca. „Aj ťažba lítia v Čile má svoje následky, len v oveľa menšom meradle. Batérie musíme vedieť recyklovať.”

V Európe sa dnes recykluje iba päť percent lítia z použitých batérií, no zvýšená produkcia a rozvoj infraštruktúry pre elektromobily by podľa Strakovej Fedorkovej mohli tento prístup zmeniť.

Zdroj: Jungheinrich

„Elektromobily sú ekologické hlavne vtedy, ak sa dobíjajú z obnoviteľných zdrojov energie,” pripomína Straková Fedorková, ktorá sa nedávno stala jednou z laureátok druhého ročníka L´Oréal-UNESCO Pre ženy vo vede 2018. „Ropu ani plyn si vyrobiť nevieme. Elektrinu áno, no musíme ju vedieť dočasne uskladniť.”

Elektromobily by vďaka lepším lítiovým batériám mohli aj dramaticky znížiť emisie a zlepšiť život v znečistených mestách. „Ak bude aj produkcia elektriny z bezemisných alebo nízkoemisných zdrojov, prospeje to celej krajine,” myslí si Ševce.

Za ideálnu energetickú kombináciu považuje lokálny zdroj energie pre lokálnu spotrebu, napríklad výroba elektriny zo solárnych panelov na streche domu na dobíjanie elektrického auta.

Elektromobilita sa však netýka iba osobných áut, ale aj úžitkových vozidiel. Firmy sú často ešte len na začiatku, ak ide o využitie elektrických pohonov. V jednej oblasti však už nový model elektromobility funguje plnohodnotne. Ide o intralogistiku, kde až 80 % zariadení manipulačnej a skladovej techniky na Slovensku aj v Európe je poháňaných elektromotorom. Pred pätnástimi rokmi to bolo na Slovensku len 60 %.

Najnovšie Li-ion technológie posúvajú elektromobilitu v intralogistike dopredu. Jednou z vôbec prvých spoločností, ktorá začala využívať Li-ionové technológie v rámci manipulačnej techniky, je Jungheinrich. Už v roku 2007 predstavili prvý vozík s Li-ion batériou a nedávno uviedli na trh aj prvý vysokozdvižný vozík, ktorý vyvinuli špeciálne pre technológiu Li-ion. Rozdiel? Batérie vo vozíkoch sa nabijú násobne rýchlejšie, prakticky nepotrebujú údržbu a ich životnosť je oveľa vyššia.

Navyše, vďaka prepracovanej ergonómii sú bezpečnejšie, ale aj jednoduchšie na obsluhu, vďaka čomu sú aj výkonnejšie. Ide o predzvesť, že táto technológia nie je len trend, ale skutočný posun do budúcnosti moderných a ekologických pohonov.

Tento článok vám prináša Jungheinrich

Pozrite si, prosím, video

 

Reklama

 

 

 

 

 

 

 

Partneri

 

 


 

Reklama