O privire asupra modului în care vom depozita energia pe viitor

O poveste globală de success: Victoria bateriilor litiu-ion

De multe ori, de-a lungul vremii, noile tehnologii au avut un impact profund asupra vieții oamenilor – este cazul și bateriilor litiu-ion. Nevoia unei asemenea tehnologii a apărut în 1970, odată cu apariția dispozitivelor Walkman, care foloseau multe baterii. Era nevoie de o alternativă. A devenit cunoscut rapid că bateriile litiu-ion aveau un potențial mare de dezvoltare, înmagazinând multă energie, erau compacte și nu prezentau problem dacă nu erau reîncărcate mereu la nivel maxim. Existau totuși câteva probleme: erau foarte inflamabile și puteau cauza scurtcircuite.

O descoperire salvatoare în domeniu a fost realizată de un studiu al cercetărilor John B Goodenough (SUA), M Stanley Whittingham (Marea Britanie) și Akira Yoshino (Japonia), ce au primit în 2019 Premiul Nobel pentru Chimie.

Primele baterii reîncărcabile litiu-ion au fost fabricate în 1983 și au fost lansate pe piață de Sony, în  1991. De atunci, tehnologia este de neoprit: în 2019, piața globala a acestora însuma aproape 40 de miliarde de euro. Previziunile arată că piața bateriilor reîncărcabile litiu-ion va ajunge la 60 de miliarde de euro, până în anul 2022.

De la muzica, la mobilitate, la industria curățeniei – bateriile aduc îmbunătățiri sistemelor din varii domenii.

Să ne gândim la telefonul mobil, camera foto digitală, laptopul sau o lanternă: nu prea existau gadgeturi electronice care să nu fie alimentate de o baterielLitiu-Ion în zilele noastre. Tehnologia aceasta este mai ușoară, ocupă mai puțin spatiu și oferă o performanță mărită față de o baterie nichel-cadmiu sau o altă bateriei tip nichel-metal. Astfel, bateriile litiu-ion sunt foarte practice pentru a oferi energie echipamentelor de grădinărit, aspiratoarelor. În plus, pot fi folosite atât în jurul casei, în gospodărie, cât și în scop comercial. Electromobilitatea este un alt plus. Bateriile litiu-ion pot fi interconectate, adică mai multe baterii pot fi legate una de alta, formând astfel o bancă de energie. Aceasta tehnică este folosită în cazul multor vehicule, cum ar fi bicicletele electrice, scuterele electrice și dispozitivele Segway, precum și în cazul mașinilor hibride și electrice, dar și a autobuzelor. Chiar și în cazul panourilor fotovoltaice, bateriile litiu-ion s-au dovedit foarte utile pentru a înmagazina energia produsă de soare, datorită formei compacte, a duratei de viață lungi. În plus, nu au nevoie de lucrări complicate de mentenanță. Durata de viață într-o gospodărie este de 6.000 de cicluri, adică aproape 20 de ani, similar unui sistem fotovoltaic.

Astăzi – tehnologia litiu-ion. Mâine…? Încotro ne îndreptăm?

Tehnologia litiu-ion este peste tot în aceste zile și a făcut posibilă implementarea unor soluții sustenabile în anumite domenii. Sunt greu de înlocuit.

Totuși, electromobilitatea se dezvoltă atât de rapid și solicită din ce în ce mai mult spațiu de stocare a energiei, încât aceasta tehnologie nu va putea face față de una singură. În plus, mai există și alte aspecte care trebuie avute în vedere: nevoia de performanțe din ce în ce mai ridicate, dar și de cicluri de încărcare mai scurte. Toate acestea pot fi obținute dacă ar fi folosite alte tehnologii, deși chiar și tehnologia litiu-ion poate fi îmbunătățită.  În plus, un alt aspect, disponibilitatea materiei prime – în principal colbalt și litiu – ar putea deveni o problemă pe termen mediu.

Așadar, e nevoie de alternative.

Una dintre opțiuni o reprezintă bateria cu electrolit solid, care nu conține lichide, doar un electrolit solid pe post de conductor electric. O astfel de baterie ar putea să ofere o autonomie de 500 km unui vehicul electric și ar putea fi încărcată în câteva minute.

Cercetările actuale se concentrează pe identificarea materialelor și a modalităților de construcție a unei asemenea baterii. O altă opțiune este bateria pe bază de magneziu, ce ar putea fi mai puternică, mai ieftină și mai sigură decât bateriile litiu-ion din prezent. În plus, magneziul este mult mai des întâlnit decât litiul, ca și materie primă. Și este mai ușor de reciclat.

Avem nevoie de baterii peste tot? O discuție despre sustenabilitate și posibilitățile de reciclare.

Din perspectiva sustenabilității, există discuții în contradictoriu atunci când vine vorba despre tehnologia litiu-ion. Pe de o parte, este folosită în scopuri precum alimentarea vehiculelor electrice și spatii de stocare pentru sistemele fotovoltaice – domenii care pun umărul la un mediu mai curat. Pe de altă parte, în ziua de azi, bateriile sunt folosite fără prea mari restricții  - în ziua de azi chiar și încălțămintea și îmbrăcămintea sport sunt dotate cu lumini, iar paiele sunt decorate cu LED-uri. Aici nu putem spune că tehnologia este folosită responsabil, cu grijă față de resurse. Reciclarea bateriilor este o altă problemă, având în vedere că metodele de reciclare nu fac față numărului mare de baterii folosite pentru vehicule.

Cobaltul va fi din ce în ce mai greu de găsit – arată datele, așa că trebuie găsite soluții. Fuziunea termală, de exemplu, poate fi folosită pentru a recupera colabtul, nichelul și cuprul.

O altă abordare este aceea de a mărunți bateriile extreme de inflamabile într-o atmosfera de azot. La finalul procesului rezultă material mărunțit, din care putem recicla grafitul, manganul, nichelul și cobaltul. Apoi, bateria poate fi reprodusă, dar cu o amprentă de carbon cu 40% mai scăzută decât în cazul în care bateria ar fi fost construita cu material nou nouțe. Sunt multe discuții pe acest subiect, dar scopul rămâne același  - acela de la conserva energia și de a refolosi cât mai mult din materia brută folosită.

Planul “O a doua viață” abordează diferit lucrurile – vechile baterii sunt folosite în spații fixe. Bateriile vehiculelor electrice se uzează după opt sau nouă ani și trebuie înlocuite. Însă, acestea pot fi în continuare folosite. Mai mulți producători de vehicule electrice iau în considerare să folosească aceste baterii, ce au o capacitate redusă de funcționare, în spații fixe.

Se întâmplă multe lucruri în lumea tehnologiei bateriilor, iar călătoria spre viitor va însemna un lucru: va fi entuziasmantă.

Tehnologia bateriilor Kärcher:

Patru întrebări pentru dr. Jan Becker, managerul Module Center Energy Storage Systems

Când a introdus Kärcher pe piață, pentru prima oară, dispositive alimentate cu ajutorul bateriilor?

Avem în portofoliul nostru produse ce funcționează pe bază de baterii de peste 30 de ani, iar acestea oferă aceleași avantaje ca și celelalte produse. Mereu am căutat să vedem dacă clienții sunt într-adevăr mulțumiți de modul în care funcționează și cum putem aduce constant îmbunătățiri.

Odată cu Kärcher Battery Universe, lansați acum două noi tipuri de baterii. Pe ce v-ați concentrat atunci când le-ați dezvoltat?

Au fost luați în calcul mai mulți factori – o performanță mărită, un timp mai lung de utilizare, un display care să arate exact timpul până la încărcare, dar și energia rămasă până când bateria se descarcă. Avem baterii de 18 V și 36 V disponibile. Toate bateriile dintr-o clasă de tensiune se potrivesc fiecărui dispozitiv.

Ce produse vor fi disponibile, alimentate cu ajutorul bateriilor?

În categoria Home & Garden, noile echipamente ce funcționează cu baterii au fost disponibile pe piață începând cu primăvara anului 2019. Gama include echipamente din clasa medie de spălare cu presiune, aspiratoare uscate și umede și diverse unelte pentru grădinărit. Gama profesionala va fi lansată în 2020 și include aspiratoare uscate și umede, precum și unelte profesionale pentru întreținerea spațiilor verzi. În plus, suntem prima companie din lume care lansează un echipament de curățare cu presiune, alimentat cu ajutorul bateriei, destinat uzului comercial.

Bateriile litiu-ion vor mai exista pe piață o perioadă, dar noile tehnologii deja își fac simțită prezența. Cum raspunde Kärcher noilor provocări?

Echipamentele noastre sunt astfel construite, încât pot fi folosite împreună cu noile tipuri de tehnologii din domeniul bateriilor. Astfel, le putem oferi clienților soluții care sunt compatibile cu tehnologiile viitorului.