Metál sztori III.

        Ahogy a kőkorszak sem azért szűnt meg, mert elfogyott a kő, az olajkorszak sem azért fog megszűnni, mert elfogy az olaj. Arról van szó, hogy míg a múlt század a szénhidrogénekről szólt, addig a negyedik ipari forradalom gyorsan változó körülményei miatt egyre inkább más nyersanyagok kerülnek a kereslet fókuszába. A közlekedésben és az energiatermelésben használt csúcstechnológiák fokozottan megváltoztatják a világ nyersanyagigényét: a fosszilis energiahordozók, az olaj és a szén uralkodása után egyre nő a kereslet a speciális tulajdonságú ásványok iránt. Például, mint láttuk, a lítium iránt.

        A lítium egy erősen reaktív alkálifém, a természetben elemi állapotban nem található meg, csak vegyületeiben fordul elő. Lágy, ezüstfehér színű fém, de ha nedves levegővel érintkezik, akkor a korrodálódás miatt ezüstszürke, majd fekete lesz. Sokáig a legnagyobb felhasználója a repülőgépipar volt, a lítium kenőzsíroknak mivel nagyon magas hőmérséklettűrő tulajdonsága van. Nagy szilárdsága és kis tömege miatt ma is használják különböző repülőgép-alkatrészek elkészítéséhez. Másik jelentős felhasználása a nukleáris alkalmazás, ugyanis neutronelnyelő anyag a magfúzió során és szükséges a trícium termeléshez is, ami az atombomba gyártásához szükséges. Továbbá a hőálló üvegeket és kerámiákat lítium segítségével állítják elő. De használják a gyógyászatban is, mert a lítiumról azt állítják, hogy lelassítja az Alzheimer-kór és a demencia kialakulását. Az elektronikai iparban pedig a hordozható eszközök többsége Li-ion akkut használ. Erre a viszonylag hosszú listára iratkoztak fel az elektromos autók és a megújuló energiaforrások tárolására alkalmas akkumulátorai.

       A Li-ion technológia lényege, hogy a töltés tárolásáról lítium-ion elektrolit gondoskodik, amelyek töltéskor a negatív, szén alapú elektródához, kisütéskor pedig a pozitív fém-oxid elektródához vándorolnak.

     Az utakon futó elektromos autók többsége jelenleg három fajta fém-oxid kombinációjával fut: mangán-oxid (LMO) akku, nikkel-mangán-kobalt oxid (NMC) akku, és a nikkel-kobalt-alumínium (NCA) akku.

   Az akkumulátorok összehasonlítására a leghasználatosabb mutatószám az energiasűrűség (wattóra/kilogramm), amely kifejezi a gyártók vágyát vagyis, hogy minél nagyobb kapacitás mellett minél kisebb legyen az akku mérete. Jelenleg a legnagyobb energiasűrűsége a Teslákban használt NCA akkuknak van, ez 200-260Wh/kg. Az NMC akkué (Nissan, BMW) 150-220 Wh/kg, az LMO akku (a kínaiak) energiasűrűsége 100-150 Wh/kg. Első látásra nem sok, főleg ha összehasonlítjuk a benzin energiasűrűségével, ami 12000-12700 Wh/kg. De, a belső égésű motorokban az energiasűrűség jelentős része elvesz a hajtásláncban és csak 1700-1800 Wh/kg jut el a kerekekig, a többi a kipufogócsövön át távozik. Ez még így is többszöröse, mint amire a Li-ion akkuk, jelenlegi tudásunk szerint képesek. De, megint van egy de. Az Otto-motorok 20-25%-os hatékonysággal működnek és nemigen van remény ezen nagyot javítani. Ezzel szemben viszont a Li-ion akkuk kapacitása négyévente szinte megduplázódik, míg tömegük szinte feleződik. Belátható, hogy nem kell sok idő ahhoz, hogy a mérleg átbillenjen. Jelenleg a Li-ion akkumulátor önköltsége 140 dollár körül mozog kilowattóránként. A 100 dollár/kilowattórás értéktől már kifejezetten versenyképes lesz az elektromos autó a hagyományos robbanómotorossal szemben. Ráadásul ha (hamarosan) kiépül a cella-szintű akkucserék rendszere, és nem kell az egész akkumulátor-tokozást, hűtést, BMS-t (Battery Management System) cserélni, akkor a cellaszintű csere már 50-70 dollár/kilowattórából kijön. Ezért több cég is tervezi, hogy nem eladja, hanem csak bérbe adja az akkumulátorokat, mert így jóval alacsonyabb áron tudja a pénzügyi szempontból a tulajdonában álló akkumulátort felújítani.

    Az energiatermelés pedig tovább billenti a mérleg nyelvét. 2022-re várhatóan ezer gigawattal nő majd a megújuló energiaforrásokra épülő áramtermelés, ami nagyjából a jelenleg aktív szénhidrogénre alapuló áramtermelő kapacitás fele. Ehhez egy halom nagy energiasűrűségű akkumulátorra lesz szükség. Földünk napelemes áramtermelési kapacitása 2022-re már meg fogja haladni India és Japán mai teljes áramtermelési kapacitását. Aki élen jár az megint Kína, ő fogja adni kapacitásnövekedés 40 százalékát. 

 

(Folytatása következik.) 😊