Baterie sodowo-jonowe coraz bliżej przełomu

Baterie sodowo-jonowe coraz bliżej przełomu

Opublikowany: Szacowany czas czytania: 4 minuty
sodowo jonowe
Źródło: Shutterstock

Baterie litowo-jonowe od lat pozostają fundamentem globalnej transformacji energetycznej. Używa się je chociażby w elektromobilności czy wielkoskalowych magazynach energii. Ich dominacja rynkowa jest dziś tak silna, że każda alternatywna technologia musi mierzyć się nie tylko z barierami technologicznymi, ale przede wszystkim z gwałtownie spadającymi kosztami i ugruntowanymi łańcuchami dostaw. Najnowsze badania naukowe sugerują jednak, że baterie sodowo-jonowe są bliżej rynkowego przełomu, niż dotąd sądzono.

Koszt przestaje być barierą

Zgodnie z nowym opracowaniem przygotowanym przez naukowców z fińskiego LUT University we współpracy z Karlsruhe Institute of Technology (Niemcy) oraz University of Alcalá (Hiszpania), ogniwa sodowo-jonowe już dziś zbliżają się do parytetu kosztowego z technologią litowo-jonową. Patrząc na to w długim horyzoncie (do 2050 roku) mogą okazać się dla energetyki rozwiązaniem wyraźnie tańszym i bardziej stabilnym kosztowo.

Jeszcze kilka lat temu ogniwa sodowo-jonowe postrzegano głównie jako technologię eksperymentalną. Obiecującą, ale zbyt drogą i zbyt mało dojrzałą. Nowe modele kosztowe pokazują jednak zupełnie inny obraz. Badanie wskazuje, że przy uwzględnieniu aktualnych krzywych uczenia się oraz rozwoju materiałowego, koszt systemów bateryjnych w skali utility do 2050 roku może spaść do poziomu 28,5–51,9 €/kWh, niezależnie od chemii ogniw.

W tym kontekście baterie sodowo-jonowe przestają być tańszą alternatywą przyszłości, a zaczynają być realnym konkurentem już dziś. Jak podkreśla Dominik Keiner z LUT School of Energy Systems, koszt parytetowy został w zasadzie osiągnięty, a dalsza przewaga może wynikać z ich mniejszej podatności na wahania cen surowców i zakłócenia łańcuchów dostaw.

Lit póki co pozostaje gęstszy energetycznie

Podstawową barierą dla szerokiego zastosowania baterii sodowo-jonowych pozostaje gęstość energii. Ogniwa te wciąż ustępują litowo-jonowym pod względem energii magazynowanej w przeliczeniu na masę. To właśnie dlatego technologia ta nie jest jeszcze wdrażana na masową skalę w pojazdach elektrycznych.

Jednak w zastosowaniach stacjonarnych (takich jak magazyny energii przy sieciach elektroenergetycznych) parametr ten traci na znaczeniu. Badacze wskazują, że wejście na rynek sodowo-jonowych baterii półprzewodnikowych (solid-state) może w przyszłości znacząco zmniejszyć tę różnicę.

Symbolicznym sygnałem nadchodzącego przełomu są pierwsze komercyjne instalacje bateryjne oparte na technologii sodowo-jonowej. W Chinach uruchamiane są już projekty magazynów energii o pojemności rzędu 100 MWh, w tym 10-megawatogodzinny system należący do China Southern Power Grid w regionie Guangxi Zhuang.

Zdaniem autorów badania to dowód, że ogniwa sodowo-jonowe wchodzą w fazę pełnoskalowej komercjalizacji. Po ustanowieniu stabilnych łańcuchów dostaw i osiągnięciu efektów skali, bariery wejścia na rynek mogą szybko zniknąć.

Technologia typu „drop-in” – strategiczna przewaga sodu

Jednym z najważniejszych wniosków badania jest fakt, że baterie sodowo-jonowe można produkować na istniejących liniach produkcyjnych ogniw litowo-jonowych, wymagających jedynie niewielkich modyfikacji. Tym samym przemysł bateryjny nie musi ponosić ogromnych nakładów inwestycyjnych, by przestawić się na nową chemię ogniw.

W przypadku niedoborów litu lub gwałtownych wzrostów jego ceny, producenci mogliby relatywnie szybko przełączyć się na produkcję ogniw sodowo-jonowych, ograniczając ryzyko szoków podażowych.

Badanie LUT University idzie o krok dalej niż większość dotychczasowych analiz, łącząc szczegółowe modelowanie kosztów baterii z globalnym modelem systemu energetycznego do 2050 roku. Wnioski są jednoznaczne: magazynowanie energii przestaje być czynnikiem ograniczającym transformację energetyczną.

Niższe koszty baterii prowadzą przede wszystkim do wzrostu zainstalowanej pojemności magazynów, a nie do dodatkowego przyrostu mocy fotowoltaiki. Struktura systemu energetycznego pozostaje zasadniczo podobna, ale większa dostępność magazynów umożliwia intensywniejszą eksploatację procesów power-to-X oraz bardziej elastyczne zarządzanie siecią.

Autorzy prognozują, że globalne zapotrzebowanie na stacjonarne magazyny energii może osiągnąć bezprecedensowy poziom 67,9–106,5 TWh do 2050 roku.

LCOS – sodowe tańsze niż litowe

Kluczowym parametrem ekonomicznym jest poziomowy koszt magazynowania energii (tak zwany LCOS). Według badania, w scenariuszach o wysokim tempie uczenia się technologii, baterie sodowo-jonowe mogą w 2050 roku osiągnąć LCOS na poziomie 11,2–13,6 €/MWh. Dla porównania, w mniej optymistycznych scenariuszach dla ogniw litowo-jonowych wartości te wynoszą 15,8–22,1 €/MWh, a literatura referencyjna wskazuje nawet 19,5–29,4 €/MWh.

Tańsze scenariusze charakteryzują się jednocześnie wyższym stosunkiem energii do mocy (6–7 godzin wobec 4–6 godzin) oraz wysoką trwałością cykliczną, przekraczającą 300 pełnych cykli. „Pod względem kosztów i parametrów użytkowych baterie sodowo-jonowe są już dziś technologią dojrzałą” – podsumowuje Dominik Keiner. W wielu aspektach, takich jak zakres temperatur pracy, mogą nawet przewyższać baterie litowo-jonowe. Ostatnią istotną barierą pozostaje gęstość energii, lecz także ona – zdaniem badaczy – może zostać przełamana wraz z rozwojem kolejnych generacji ogniw.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Powiązane artykuły

Ulga termomodernizacyjna może sprawić, że otrzymasz zwrot podatku

Ulga termomodernizacyjna: ile można odzyskać z PIT po wydaniu dziesiątek tysięcy złotych?

Ocieplenie domu, wymiana okien czy inne kwalifikowane prace termomodernizacyjne mogą zmniejszyć nie tylko zużycie energii, ale również PIT. Nie oznacza to jednak, że urząd skarbowy zwróci koszty inwestycji właścicielowi domu. Ulga termomodernizacyjna obniża podstawę opodatkowania, dlatego faktyczna korzyść zależy m.in.…

Opublikowany: Szacowany czas czytania: 4 minuty
Czy AI może dawać ciepło? W sensie serwerowni - jak najbardziej

Zadajesz pytanie AI, a serwer grzeje. To ciepło może ogrzać polskie domy

Sztuczna inteligencja codziennie przechodzi trud odpowiedzi na rozmaite pytania, typu „jak uratować zwarzony majonez”. Dla użytkownika może to wyglądać jak rozmowa z internetowym przyjacielem. W rzeczywistości w centrum danych procesory zabierają się do pracy. Praca ta generuje m.in. ciepło. Czyli…

Opublikowany: Szacowany czas czytania: 5 minut
Zmień zgody