100 % OZE: zastavenie pri batériach

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:

  1. uskladniť celoročnú elektrickú spotrebu – 29 000 000 MWh (29 000 GWh),
  2. uskladniť elektrinu pre priemerných 14 dní spotreby – 1 112 330 MWh  (1 112 GWh),
  3. 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?

li-ion-batteries-2020Súčasná 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:

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *

Táto webová stránka používa Akismet na redukciu spamu. Získajte viac informácií o tom, ako sú vaše údaje z komentárov spracovávané.