Sól zamiast litu. Nadchodzi bateria, która może wywrócić rynek energii

Bateria zbudowana z materiałów, których jednym z podstawowych źródeł może być zwykła sól, przez lata pozostawała przede wszystkim laboratoryjną ciekawostką. Teraz technologia sodowo-jonowa zaczyna wchodzić w etap masowej komercjalizacji.

Według „The Wall Street Journal” kilka amerykańskich startupów rozpoczęło już produkcję pierwszych systemów wykorzystujących sód zamiast litu. Największe nadzieje wiązane są nie tyle z samochodami elektrycznymi, ile z ogromnymi magazynami energii obsługującymi sieci elektroenergetyczne i centra danych.

Powód jest prosty. W instalacjach stacjonarnych ciężar baterii ma znacznie mniejsze znaczenie niż jej cena, bezpieczeństwo i żywotność. A właśnie tam technologia sodowa może mieć największą przewagę.

Fabryka, która ma rzucić wyzwanie Tesli

Jednym z najbardziej zaawansowanych amerykańskich projektów jest Peak Energy, założony przez byłych pracowników Tesli.

Firma wybrała Sacramento na lokalizację fabryki systemów sodowo-jonowych o powierzchni ok. 17 tys. m kw. Zakład ma osiągnąć zdolność produkcyjną do 4 GWh rocznie, a pierwsze dostawy planowane są na 2027 r. Inwestycja ma kosztować ok. 71 mln dol.

To aż 40 razy więcej niż możliwości obecnej pilotażowej instalacji Peak Energy w Burlingame.

Startup podpisał już m.in. umowę z Jupiter Power, która może objąć dostawy nawet 4,75 GWh systemów magazynowania energii w latach 2027–2030.

Naturalnym konkurentem jest Tesla Energy i jej Megapack – jeden z najważniejszych produktów na globalnym rynku wielkoskalowego magazynowania energii.

Peak Energy przekonuje, że baterie sodowo-jonowe mogą być nie tylko tańsze, ale także prostsze konstrukcyjnie. Nie wymagają bowiem tak rozbudowanych systemów chłodzenia jak klasyczne baterie litowo-jonowe.

General Motors stawia na sód

W wyścig włączył się również General Motors.

Koncern nawiązał współpracę z Peak Energy i rozwija własne ogniwa sodowo-jonowe przeznaczone przede wszystkim do magazynowania energii. Prototypy powstają w Wallace Battery Cell Innovation Center należącym do GM.

– Wierzymy, że baterie sodowo-jonowe staną się jedną z kluczowych technologii dla wielkoskalowych systemów magazynowania energii – mówił w czerwcu Kurt Kelty, wiceprezes GM odpowiedzialny za baterie i zrównoważony rozwój.

Dla producentów ogromną zaletą sodu jest jego dostępność. W przeciwieństwie do litu nie jest to surowiec skoncentrowany w niewielkiej liczbie krajów.

Sód należy do najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków na Ziemi, a jego wykorzystanie może ograniczyć zależność producentów baterii od krytycznych minerałów. GM przekonuje również, że nowa generacja jego ogniw może z czasem konkurować pod względem parametrów z popularną technologią LFP.

Idealna bateria dla centrów danych

Boom na sztuczną inteligencję może dodatkowo przyspieszyć rozwój technologii.

Centra danych zużywają coraz więcej energii i potrzebują systemów, które mogą stabilizować dostawy prądu oraz zastępować część awaryjnych generatorów diesla.

Baterie sodowe mogą być w takich zastosowaniach szczególnie atrakcyjne. Mają pracować w szerszym zakresie temperatur i wymagają mniej intensywnego chłodzenia.

Peak Energy twierdzi, że jej systemy mogą być chłodzone pasywnie powietrzem. To potencjalnie duża przewaga nad magazynami litowo-jonowymi, w których system chłodzenia jest jednym z istotnych elementów kosztów eksploatacji i bezpieczeństwa.

Właśnie dlatego General Motors wskazuje rosnące zapotrzebowanie energetyczne centrów danych AI jako jeden z powodów wejścia w technologię sodowo-jonową.

Baterie, które nie płoną

Jeszcze dalej próbuje pójść kalifornijski startup Inlyte Energy.

Firma rozwija baterie sodowo-metalowo-chlorkowe wykorzystujące m.in. żelazo, stal, tlenek aluminium i sól. Według spółki ich konstrukcja sprawia, że ryzyko rozprzestrzeniania się pożaru pomiędzy ogniwami jest znacznie mniejsze niż w klasycznych systemach litowych.

Inlyte zakończyło już test pierwszego pełnowymiarowego systemu o pojemności ponad 300 kWh. Instalacja została przygotowana dla amerykańskiego koncernu energetycznego Southern Company. W testach system osiągnął 83 proc. sprawności round-trip, czyli relacji energii odzyskanej do wcześniej zgromadzonej.

Bezpieczeństwo może mieć ogromne znaczenie przy budowie gigantycznych magazynów energii. Baterie litowo-jonowe mogą w przypadku uszkodzenia wejść w tzw. thermal runaway – niekontrolowany wzrost temperatury prowadzący do pożaru.

W dużych instalacjach oznacza to konieczność projektowania dodatkowych systemów chłodzenia i zabezpieczeń.

Morgan Stanley: nawet 37 proc. rynku

Potencjał technologii jest na tyle duży, że analitycy zaczynają mówić o możliwej zmianie układu sił w branży baterii.

Według prognozy Morgan Stanley baterie sodowo-jonowe mogą zdobyć około 20 proc. rynku już w 2030 r., a do 2035 r. nawet 37 proc. Bank szacuje związane z tym możliwości inwestycyjne na około 800 mld dol.

Największym rynkiem prawdopodobnie pozostaną magazyny energii.

Międzynarodowa Agencja Energetyczna wskazuje, że baterie sodowo-jonowe wykorzystują tańsze materiały i potencjalnie mogą mieć koszty produkcji nawet o około 30 proc. niższe od baterii LFP. Jednocześnie ich mniejsza gęstość energii sprawia, że w samochodach osobowych lit pozostaje na razie trudny do zastąpienia.

W stacjonarnym magazynie ważącym dziesiątki ton nie ma to jednak większego znaczenia.

Jest tylko jeden problem. Chiny już tam są

To właśnie chińskie firmy są dziś najbardziej zaawansowane w skalowaniu tej technologii. CATL zapowiedział rozpoczęcie masowej produkcji baterii sodowo-jonowych Naxtra do końca 2026 r. Firma pokazała również system magazynowania energii TENER Sodium i zakłada dostarczenie 1 GWh takich systemów jeszcze w tym roku.

Jeszcze większe wrażenie robi skala podpisywanych kontraktów. CATL i HyperStrong zawarły trzyletnie porozumienie dotyczące dostaw aż 60 GWh baterii sodowo-jonowych.

Chiński koncern rozwija technologię również w Europie. W lipcu podpisał z holenderskim Alfenem umowę dotyczącą 5 GWh magazynów sodowo-jonowych, a wcześniej zawarł porozumienie na 2 GWh z działającą w Europie Środkowo-Wschodniej firmą Solarpro.

Według wcześniejszych szacunków IEA na podstawie ogłoszonych projektów Chiny mogłyby odpowiadać w 2030 r. nawet za około 95 proc. światowych mocy produkcyjnych baterii sodowo-jonowych.

Co więcej, część materiałów potrzebnych do niektórych chemii sodowych również ma skoncentrowane łańcuchy dostaw. Chiny produkują m.in. około 95 proc. wysokiej czystości siarczanu manganu wykorzystywanego również w wybranych technologiach sodowo-jonowych.

Nowa wojna o baterie dopiero się zaczyna

Dla USA i Europy atrakcyjność technologii polega na tym, że jej podstawowe surowce są znacznie szerzej dostępne niż materiały potrzebne do wielu baterii litowych. IEA podkreśla, że daje to możliwość stworzenia bardziej geograficznie zdywersyfikowanego łańcucha dostaw. Jednocześnie agencja zaznacza, że obecne inwestycje w produkcję ogniw i komponentów nadal są silnie skoncentrowane w Chinach.

To oznacza, że najważniejszy etap wyścigu nie będzie już dotyczył samego wynalezienia baterii. Będzie dotyczył tego, kto potrafi produkować je szybciej, taniej i w miliardach sztuk.