V prvých dieloch o tom, či na Slovensku vieme vyprodukovať elektrinu kompletne na 100 % z OZE sme riešili jeden zo základných prírodných zdrojov – priestor alebo inak plochu. Otázku či máme vôbec na toľko zdrojov dosť voľnej zeme?
Pred tým ako budem pokračovať k ďalším záverom súvisiacim s (možnou) energetickou koncepciou Slovenska sa zastavím u rozboru dotazu, ktorý vznikol v fejsbukovej diskusii k článku – či vôbec na to bude dostatok lítia na svete. Keďže som sa naučil zopár vecí a niekedy aj dôverovať intuícii, tak som sa relatívne jasnú odpoveď – ÁNO, rozhodol predsa len preveriť. A prekvapivo (pre mňa) mi to zabralo viac času ako som si myslel. Takže skúsim prvú otázku:
Koľko lítia by sme potrebovali na naše batérie?
V druhom dieli som si stanovil. že budem riešiť iba tieto tri stupne elektrickej spotreby a im odpovedajúce kapacity batérií:
- uskladniť celoročnú elektrickú spotrebu – 29 000 000 MWh (29 000 GWh),
- uskladniť elektrinu pre priemerných 14 dní spotreby – 1 112 330 MWh (1 112 GWh),
- uskladniť iba jeden deň priemernej slovenskej spotreby elektriny – 79 450 MWh (79,45 GWh).
Pre zasadenie do číselného rámca – priemerná ročná produkcia nášho najväčšieho akumulátora PVE Čierny Váh je 370,8 GWh (370 800 MWh).
Ako už zo štvrtého dielu viete, tak plochy na takéto akumulátorovne sú, z hľadiska plochy Slovenska, absolútne zanedbateľné. Iné je to v otázke nutných investícií. Ale to si prečítajte v tom prislúchajúcom článku. Samozrejme budem rád ak mi necháte komentár vo fóre: Energetická politika a OZE
Koľko je vlastne potreba lítia na „jednu“ batériu?
Odpoveď na túto jednoduchú otázku nebolo až tak jednoduché nájsť. Okrem toho, že sa aj technológia lítiových batérií zlepšuje a s tým sa mení obsah a forma lítia, tak je aj množstvo typov batérií s obsahom lítia. Základnú odpoveď sa mi podarilo dohľadať v súvislosti s inými obormi ľudskej činnosti – fotografmi a leteckou prepravou. Lítium je totiž z hľadiska leteckej prepravy hodnotené ako nebezpečný materiál. A tým, že fotografovanie sa pomerne silno stalo závislé na elektrine a dobrých batériách, tak fotografi riešia otázku, koľko techniky si môžu „len tak“ zobrať do lietadla a od akého množstva – kapacity akumulátorov – musia riešiť prepravnú administratívu.
A práve cez fotografické weby (vďaka googli) sa mi podarilo vypátrať empirickú konštantu – 1 Ah Li-ion batérií obsahuje cca. 0,3 g lítia. Túto „zázračnú“ konštantu používa americká letecká bezpečnostná agentúra TSA. Tak aby som veci nekomplikoval viac ako treba, budem používať z ich zdroja túto hodnotu 1 Ah = 0,3 g lítia.
Tento vzorec je ale dobrý iba pri malých batériách – tie udávajú kapacitu v Ampérhodinách (Ah). Väčšie systémy – často nazývané ESS (Energy Storage System) – už používajú štandardnú jednotku energie Wh (kWh, MWh, …, TWh). Prepočet je síce jednoduchý – stačí podeliť systémovým (nominálnym) napätím a je kapacita v Ah. A tu sme u ďalšej malej záludnosti: ESS používajú systémové napätie = napätie systému – 24 V, 48 V alebo aj 300 V. Avšak vzťah platí iba na úrovni jednotlivých buniek, ktoré sa berie ako 3,6 V.
Preto aj v mojich úvahách vypočítavam obsah lítia ako: kapacita v Wh deleno napätie Li-ion bunky (3,6 V) a až potom krát 0,3 (magické číslo).
| Kapacita [GWh] | Kapacita [GAh] | Obsah lítia [t] | |
| Ročná spotreba | 29 000 | 8 056 | 2 416 667 |
| 14 dňová spotreba | 1 112 | 309 | 92 694 |
| 1 dňová spotreba | 79 | 22 | 6 621 |
Teda pri spolupráci rôznych zdrojov elektriny, kedy by stačilo vytvoriť batériu na riešenie iba jedno dňovej spotreby by sme potrebovali na uloženie 79 GWh batériu s obsahom menej ako 7 000 ton lítia. U 14 dňovej spotreby by nám množstvo potrebného lítia narástlo na necelých 93 tisíc ton (92,7 kt). Pri správnej prevádzke a údržbe by bola životnosť takéhoto skladu elektriny viac ako 10 rokov. V akom pomere ku svetovej spotrebe a zásobám je týchto 7 kt resp. 93 kt lítia si ukážeme v ďalšej kapitole o svetových potrebách.
Máme na Zemi dosť lítia na všetky tie batérie?
Súčasná celková produkčná schopnosť v Li-ion batériách je okolo 25 GWh. Koncom minulého rok mala LG Chem dokončiť továreň s kapacitou 7 GWh. V tomto čase by sme mali byť schopní vyrábať cez 30 GWh Li-ion batérií ročne. Na rozhraní roka 2016 a 2017 sa očakáva spustenie dvoch tovární Gigafactory od TESLY – 35 GWh kapacita – a 10 GWh od FOXCONNu. Produkčná kapacita by sa tak „zrazu“ viac ako zdvojnásobila.
Zdroj: VisualCapitalist.com
Potreba lítia pre túto výrobu (77 GWh) by sa mala pohybovať na úrovni 6 500 ton (6,5 kt).
Je samozrejme potreba poznamenať, že lítium je potreba nie len pre batérie, ale aj na obrovské množstvo iných použití. Je to veľmi intenzívne využívaný prvok v našej elektronickej dobe.
Zásoby lítia vo svete sú nasledovné: väčšina priemyselne využiteľných zásob lítia sa nachádza v Čile (7,5 Mt), USA (4 Mt), Číne (3,5 Mt), Bolívii (1,5 Mt), Austrálii (1 Mt) a Argentíne (850 kt). Ročná ťažba nerastov lítia sa pohybuje okolo 40 kt. Ročná svetová produkcia kovového lítia v roku 2012 dosiahla úrovne 37 kt. Celosvetovo dosiahnuteľné zásoby lítia sa odhadujú na 34 Mt čistého kovu. V Europe sú najväčšie, doposiaľ neoverené, zásoby lítia v Srbsku – viac ako 1 Mt. (Zroj: prvky.com)
Záver
Ako vidno z predchádzajúcich faktov, tak zásob lítia máme na dlhé desiatky rokov výroby batérií s technológiou Li-ion. Be uvažovania finančnej stránky veci by sme v priebehu jedného roka vedeli na Slovensku vybudovať úložisko elektriny, ktoré by vedelo poskytnúť viac ako dostatočnú kapacitu na balancovanie výroby elektriny z OZE. Týmto článkom sme poriešili záver teoretických úvah či máme prírodné zdroje na to aby sme vedeli pokryť 100 % spotreby elektriny z OZE.
V ďalšom pokračovaní sa už pozrieme na praktickú stránku výroby a spotreby elektriny z OZE. Skúsime tieto úvahy zlúčiť aj so súčasným spôsobom výroby elektriny – najmä so stále „najlacnejším“ spôsobom: výroba v jadrových reaktoroch.
Predchádzajúce časti série:
- Dá sa žiť na 100 % z OZE? – trošku podkladov do diskusie (časť 1 – úvod) – aké vstupy do výpočtov boli k Slnku, vetru, vode a bioplynu.
- Dá sa žiť na 100 % z OZE? – trošku podkladov do diskusie (časť 2 – batérie a čísla) – aké vstupy boli použité pre výpočty o batériách a vyčíslenie výsledku so základnou analýzou.
- Dá sa žiť na 100 % z OZE? – trošku podkladov do diskusie (časť 3 – analýza výsledkov) – odpoveď na: „máme dosť priestoru na energiu zo Slnka a vetra?
- 100 % OZE; časť 4 – bioplyn a vodná energia + batérie – odpoveď na: „je kde postaviť malé vodné elektrárne, bioplynky a ich prípade aj pestovať vstupnú surovinu? Zmestili by sa nám tu všetky potrebné batérie?“