Gdzie nie spojrzeć, tam baterie

18 września 2024

Przenośne urządzenia elektryczne i elektroniczne potrzebują baterii, zupełnie jak my tlenu. Bez nich stają się bezużyteczne. Oczekujemy, że będą działały długo, poza tym mają być bezpieczne oraz wygodne.

Do ich popularyzacji przyczyniło się opracowanie w latach 50. baterii alkalicznych, które pozwoliły choćby na dłuższą pracę latarek. Blisko 40 lat później Sony wypuściło na rynek konsumencki pierwsze ogniwa litowo-jonowe, które zmieniły krajobraz technologii.

Na początku trafiły one m.in. do kamer wideo, ale wraz z popularyzacją telefonów komórkowych i laptopów rozgościły się na dobre w naszym życiu. Nie tylko zresztą w urządzeniach przenośnych. Spotkamy je też w elektrycznych samochodach, hulajnogach, rowerach czy dronach.

Jakie są rodzaje baterii?

Baterie alkaliczne i litowo-jonowe to przedstawiciele dużej rodziny, do której należą powszechnie znane ogniwa cynkowo-węglowe czy srebrowo-cynkowe. Z samych nazw wynika, że różnią się one składem chemicznym.

Ale nie tylko. Przyjrzyjmy się ich wielkościom. Najmniejsze baterie opracowane przez przez naukowców są jak ziarnko piasku. Największe – stanowią dzieło inżynierów, którzy budują potężne magazyny energii. Większość z nich znajdziemy w Stanach Zjednoczonych. Wiele jednak wskazuje, że już wkrótce o palmę pierwszeństwa pod względem pojemności będzie się ubiegał projekt realizowany na pustyni Atakama w Chile (4,1 GWh). Dla porównania – blisko pięć razy mniej będzie miała jedna z największych tego typu instalacji w Europie, którą buduje w Żarnowcu Grupa PGE .

Pomiędzy najmniejszymi a największymi bateriami mieści się cała gama pośredniej wielkości baterii. Są wśród nich guzikowe, występujące w zegarkach, wagach itp. Nie brakuje różnej grubości paluszków o cylindrycznym kształcie, akumulatorów samochodowych itd.

Mamy też niezwykle rozbudowany katalog baterii przemysłowych, w który wpisują się awaryjne źródła zasilania, np. w szpitalach czy biurach, urządzenia zapewniające prąd morskim platformom wiertniczym bądź akumulatory w samochodach elektrycznych, terminalach płatniczych, profesjonalnym sprzęcie wideo, latarkach górniczych i inne.

Sam kształt baterii często jest związany z kosztami produkcji. Przykładem tego są cylindryczne ogniwa litowo-jonowe produkowane przez firmę Panasonic, które na początku znalazły się w modelach Tesli. W ten sposób na pewien czas zapewniono sobie przewagę konkurencyjną. Zastosowany kształt nie wymagał bowiem zmian linii produkcyjnej. Rywale rynkowi nie zasypiali jednak gruszek w popiele. Szczególnie aktywne na rynku elektryków są subsydiowane chińskie koncerny. Zresztą Państwo Środka to pod każdym względem prawdziwe cesarstwo bateryjne, które zadbało o moce produkcyjne i dostęp do surowców. Mimo tej dominacji wyścig na rynku baterii trwa w najlepsze, a koszty dla odbiorców końcowych lecą na łeb na szyję.

Międzynarodowa Agencja Energetyczna w raporcie Batteries and Secure Energy Transitions (2024) stwierdziła, że ceny ogniw litowo-jonowych spadły z poziomu 1400 USD za kilowatogodzinę w 2010 roku do mniej niż 140 USD za kilowatogodzinę w 2023 roku. Baterii zatem będzie już tylko więcej. Zgodnie z analizą przeprowadzoną przez Buck Consultants International, w ciągu najbliższych 10 lat w Europie powstanie około 250 nowych fabryk, które je produkują. Globalny rynek baterii ma wzrosnąć o około 800% w ciągu zaledwie pięciu lat.

Masa zużytych baterii do recyklingu

Wraz z rosnącą liczbą baterii na horyzoncie pojawiają się dwa poważne wyzwania – dostęp do surowców i właściwe zagospodarowanie zużytych ogniw. Prognozy europejskiego systemu informacji o surowcach RMIS wskazują, że w porównaniu z 2020 r. zapotrzebowanie na lit w 2030 r. wzrośnie pięciokrotnie, a w 2040 r. – 14-krotnie. Pytanie, jak będzie pozyskiwany – czy wydobywany, a może raczej… odzyskiwany? Właśnie przyjęcie biznesowych strategii z zakresu gospodarki cyrkularnej uchyla okno możliwości częściowego uniezależnienia się od importu.

Elementy tej filozofii przejawiają się w rozporządzeniu bateryjnym, które wprowadziło nowe poziomy zbiórki, wymóg stosowania materiałów wtórnych, a nawet dało bateriom paszport, z którego będziemy się mogli bardzo dużo dowiedzieć o ich pochodzeniu, składzie, producencie, śladzie węglowym.

I tu dochodzimy do meritum sprawy, bo do przetworzenia baterii będzie potrzebna infrastruktura. Już dziś wiadomo, jakie materiały da się odzyskać z wprowadzonych produktów. Pytanie, jak drogo będzie można je sprzedać? Odpowiedzialne inwestycje wymagają oszacowania stopy zwrotu, a to jest obecnie niezwykle trudne na rynku surowców wtórnych.

Jednak gdyby stracić na chwilę z oczu rachunek ekonomiczny, a pod uwagę wziąć wyłącznie kwestie bezpieczeństwa surowcowego, energetycznego i ochrony środowiska, to zamknięcie obiegów baterii wydaje się być częściowym remedium na wyzwania krajów UE.

Jacek Brzeziński