Razvoj baterija industrija je budućnosti jer dobar dio uređaja koje koristimo traži pouzdane i izdržljive baterije.

Tu je, naravno, i automobilska industrija koja prelazi s motora s unutarnjim izgaranjem (na fosilna goriva) na električne baterije, ali i elektroenergetski sustav koji bi se u budućnosti trebao bazirati na obnovljivim izvorima energije, a te iste treba integrirati u taj kompleksan sustav.

Ne čudi stoga da je znanstvena zajednica, ali i poslovni sektor, posebno usmjeren na istraživanje baterijskih tehnologija i njihov razvoj.

Veliki pomak u tom smjeru dala je skupina znanstvenika s američkog MIT-a (Massachusetts Institute of Technology), te nekoliko sveučilišta iz SAD-a, Kanade i Kine. Ovih je dana objavljeno da su razvili bateriju od materijala kojih ima u obilju i koji su jeftini.

Razvili su naime, aluminij-sumpornu bateriju koja ova dva materijala koristi kao elektrode, dok se između nalazi rastopljena sol kao elektrolit. “Sastojci su jeftini, a stvar je sigurna”, istaknuo je jedan od istraživača na projekt Donald Sadaway, profesor kemije materijala na MIT-u.

Ova bi baterija, naime, mogla biti dobra alternativa dosta manjkavim litij-ionskim baterijama, u koje se trenutačno polaže najviše nade, a koje imaju više nedostataka. Za njihovu se proizvodnju, naime, koriste oskudni prirodni resursi, pa je ista vrlo skupa, teško ih je reciklirati te su zapaljive.

Sustav ne voli promjene
Ana Šantić, predstojnica Zavoda za kemiju materijala s Instituta Ruđer Bošković, ističe da ovo otkriće predstavlja izuzetno vrijedan doprinos iz više razloga.

“Prvi je razlog činjenica da se u ovoj bateriji koriste kemijski elementi koji su rasprostranjeni u Zemljinoj kori, što je čini značajno jeftinijom. Jednako je važna i činjenica da se pravilnim odabirom elektrolita – talina soli sastava NaCl-KCl-AlCl3 – u kombinaciji s anodom od aluminija i katodom od sumpora uspjelo izbjeći stvaranje dendrita.

Dendriti su tanki kristalići metala koji nastaju na elektrodi te u dodiru s drugom elektrodom uzrokuju kratki spoj što smanjuje učinkovitost i dovodi do kvara baterije. Istovremeno, elektrolit koji je korišten omogućava izuzetno brzo punjenje baterije te je nehlapljiv i nezapaljiv.

Prema tome, sva ova svojstva čine novu bateriju jeftinom, sigurnom, netoksičnom i ekološki prihvatljivom te time izuzetno atraktivnom za primjenu”, objašnjava Šantić. Znanstvenica koja vodi Laboratorij za funkcionalne materijale IRB-a, u kojem se, u sklopu projekta Hrvatske zaklade za znanost i u suradnji s kolegama iz više zemalja, istražuju različiti sastavi fosfatnih stakala i staklo-keramika i gelova na bazi ionskih tekućina za litijske i natrijske baterije, kaže da će značaj baterija u budućnosti samo rasti.

“Svjedoci smo svakodnevne uporabe raznih elektroničkih uređaja, kao i intenzivnog razvoja električnih automobila. Funkcioniranje svih njih uvjetovano je radom baterije, a zahtjevi su uvijek više energije, brže punjenje i veća sigurnost.

Foto: PD

U širem kontekstu, ključ za djelovanje na klimatske promjene jest prijelaz na obnovljive izvore energije, a kako bi to bilo moguće nove generacije baterija trebaju omogućiti pouzdano skladištenje obnovljive energije”, ističe.

A energija koja dolazi iz obnovljivih izvora, poput vjetra i sunca, nestalna je te je treba integrirati u elektroenergetski sustav, a koji je, objašnjava Hrvoje Pandžić, predstojnik Zavoda za visoki napon i energetiku zagrebačkog FER-a, najkompleksniji i najvažniji sustav koji je stvoren u povijesti čovjeka. “Ne treba stoga čuditi da isti ne voli promjene”, kaže.

“Cjelokupni je sustav osmišljen i projektiran da radi u uskim granicama oko 50 Hz. Tradicionalno, mi palimo i gasimo svjetla, bojlere i klima uređaje bez da ikog pitamo trebamo li to raditi, a upravljive elektrane bi mijenjale svoju proizvodnju da uravnoteže naše promjene u potrošnji. Integracijom obnovljivih izvora energije, koji se pretežno temelje na neupravljivom vjetru i Suncu, elektrane na obnovljive izvore energije ne mogu na zahtjev povećavati svoju potrošnju (ako ne puše vjetar ne možemo povećati proizvodnju iz vjetroelektrane).

Stoga se odgovornost za uravnoteženje proizvodnje i potrošnje električne energije mora maknuti s proizvodne strane, jer ona više nije upravljiva, prema potrošačkoj strani”, objašnjava profesor s FER-a. Navodi da postoji više solucija, no struka se priklanja novim tehnologijama.

Uključeni i Rimac Automobili
“To su tehnologije baterijskih spremnika energije ili odziva potrošnje. Baterijski spremnici energije, bilo u obliku stacionarnih spremnika energije ili u obliku distribuiranih baterija u električnim vozila, mogu pohranjivati energiju kada je u sustavu višak proizvodnje i injektirati je u sustav u trenucima manjka proizvodnje iz obnovljivih izvora energije. Neupitno je da će baterijski sustavi imati značajnu ulogu u dekarbonizaciji elektroenergetskog sustava”, ističe Pandžić.

Koliko su baterije važne govori i činjenica da je Europska komisija, u okviru mehanizma Važnog projekta od zajedničkog europskog interesa (VPZEI), odobrila 2,9 milijardi eura potpora za razvoj novih tehnologija u području baterija (u projektu sudjeluje 12 država članica s 42 sudionika, a sudionik s hrvatske strane je Rimac Automobili koji će u okviru istoga dobiti 120 milijuna eura).

U njihovom razvoju i hrvatski znanstvenici daju svoj doprinos. FER se tako kroz brojne projekte bavi ulogom baterija u elektroenergetskom sustavu, kaže profesor Pandžić.

“Najbolji je primjer projekt Umreženi Stacionarni Baterijski Spremnici Energije – USBSE, kojim razvijamo modularni baterijski spremnik energije koji će se nalaziti u podrumima zgrada, hotela i ostalih institucija”, navodi.

Dodaje i da se nada da će FER postati akreditirani centar za testiranje baterijskih tehnologija. Istraživanjima baterija bave se i na IRB-u, no znanstvenica Šarić ističe da u Hrvatskoj nedostaje povezanost temeljnih istraživanja s gospodarskim sektorom.

“Vjerujem da će u budućnosti biti prepoznata važnost te povezanosti jer napredak u razvoju baterija leži na znanjima stečenim u temeljnim istraživanjima materijala, a znanstvenici u Hrvatskoj ta znanja imaju”, zaključuje. O tome će u konačnici ovisiti i naše mjesto u ovoj industriji budućnosti.