Przyszłość na baterie

Od lat w technologiach związanych z bateriami nie było takiego ruchu jak obecnie. Rozwój elektromobilności nadał im niespotykanego wcześniej impetu.

Publikacja: 26.09.2023 21:00

Dostępność i cena litu będą mieć olbrzymie znaczenie dla przyszłości elektromobilności

Dostępność i cena litu będą mieć olbrzymie znaczenie dla przyszłości elektromobilności

Foto: Martin BERNETTI/AFP

Ładowanie w czasie poniżej 10 minut i od 1200 do nawet 1500 kilometrów zasięgu na naładowanej baterii – taką przyszłość obiecują kierowcom inżynierowie Toyoty, zgodnie z ogłoszonym w ubiegłym tygodniu harmonogramem rozwoju technologii stanowiącej serce elektromobilności. To tylko jeden z przykładów gwałtownego – bo obecna generacja baterii japońskiego koncernu ma znacząco niższe osiągi: ładowanie wymaga w przybliżeniu pół godziny, a dystans, jaki można potem przemierzyć, sięga „zaledwie” 500 km – rozwoju technologii bateryjnych.

Menedżerowie koncernów samochodowych najwyraźniej przekonali się już, że elektromobilność nie jest przejściową modą, lecz zostanie z nami na dłużej, jeśli nie na zawsze. W efekcie wyścig na osiągi, jaki był nieodłączną cechą tej branży, ruszył już pełną parą. Można się spodziewać, że obecna generacja baterii będzie musiała ustąpić kolejnej już, mniej więcej, za trzy lata. A za pięć wejdzie kolejna, o właściwościach, o jakich mówią dziś japońscy inżynierowie.

Trendy i wyzwania technologiczne

Przekraczanie kolejnych technologicznych barier, dotyczących efektywności i poszczególnych parametrów, ilustrują też prognozy dla rynku samochodowych baterii. Firma badawcza Apollo Research Reports oszacowała wartość tego rynku w 2022 roku na 34 miliardy dolarów. Ale to dopiero początek – zgodnie z przewidywaniami na następne lata branża ta będzie rosnąć w uśrednionym tempie 15,4 proc. rocznie, by w 2032 roku sięgnąć poziomu 141,6 mld dol.

„Samochody osobowe stanowią największą część tego rynku, odpowiadając dziś za udział rynkowy rzędu 24,9 mld dol., który – jak się przewiduje – ma urosnąć do 99,8 mld dol. w 2032 r.” – dowodzą eksperci Apollo Research Reports. Akurat ten segment będzie się rozwijać odrobinę wolniej niż wspomniane uśrednione tempo dla całego rynku (14,9 proc. rocznie) oraz dwie inne wyodrębnione przez firmę kategorie: jednoślady (18,2 proc. rocznie) i pojazdy komercyjne (16,1 proc.). Proporcje rynkowego udziału tych trzech segmentów w rynku pozostaną jednak zbliżone: auta osobowe stanowią dziś 73 proc. rynku i tak zapewne – z mniejszymi lub większymi wahnięciami – pozostanie.

Technologiczny wyścig będzie musiał objąć również nie tylko efektywność projektowanych akumulatorów, ale też zastosowanie w nich nowych elementów składowych. Dziś na rynku dominują baterie litowo-jonowe – z udziałem na poziomie 63 proc. Jednak lit jest surowcem stosunkowo rzadkim (jak na olbrzymie potrzeby przemysłu), na dodatek motoryzacja musi o niego konkurować choćby z rynkami elektroniki użytkowej. Jego podstawową zaletą jest stosunek wagi do dostarczanej mocy, co pozwala efektywnie łączyć możliwości napędzania pojazdu ze stosunkowo niewielkimi gabarytami. O ile przez przeszło dekadę, od 2010 do 2021 roku, notowano spadki ceny litu (z 1200 do 141 dol. za kilowatogodzinę), o tyle w 2022 r. – wskutek zakłóceń w łańcuchach dostaw – jego ceny po raz pierwszy od lat podskoczyły (do 151 dol./kWh).

Zapewne więc kluczową dla wspomnianej kategorii rolę odegra dostępność i cena litu, ale w przypadku pojazdów o napędzie hybrydowym stosowane są akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe, nieco ulepszona wersja baterii niklowo-kadmowych. Eksperci spodziewają się, że w perspektywie dekady czy dwóch pojazdy o napędzie hybrydowym utrzymają spory udział w rynku aut elektrycznych (mniej więcej na poziomie jednej trzeciej), co oznacza też dobre perspektywy dla takich akumulatorów. O ile jednak pojazd hybrydowy pozwala uniknąć dziś niedogodności związanych z niedostatkami rynku elektromobilności (niskie zasięgi, trudności ze znalezieniem punktów ładowania itd.), o tyle baterie tego typu mają swoje wady – są dosyć drogie i mają tendencję do rozładowywania się i nagrzewania przy wysokich temperaturach.

Są za to bardziej żywotne niż baterie kwasowo-ołowiowe. To technologia, która ma długi staż w służbie ludzkości, jest stosunkowo tania i bezpieczna, a w razie potrzeby może dostarczyć dużej mocy. Ale też akumulatory tego typu łatwo się rozładowują, słabo sobie radzą w niskich temperaturach i mają relatywnie krótki cykl życia. W pojazdach są raczej uzupełnieniem baterii innego typu niż samodzielnym napędem.

Europejska rywalizacja o inwestycje

Awangardą elektromobilności są, rzecz jasna, kraje rozwinięte – z Europą na czele. Komisja Europejska doskonale zdaje sobie sprawę, że elektryczna rewolucja w transporcie opiera się, dosłownie i w przenośni, na bateriach: są one nie tylko „sercem” pojazdu, ale też odpowiadają za 30–40 proc. jego ceny. Dodatkowym czynnikiem hamującym rozwój tego rynku jest także niepewność co do stabilności dostaw akumulatorów na europejski rynek.

Stąd też plany dynamicznego rozwoju europejskiego przemysłu bateryjnego. – W 2022 r. produkcja baterii do pojazdów elektrycznych w UE zaspokajała 50 proc. popytu w Europie, w olbrzymiej mierze dzięki fabryce LG Chem w Polsce i Samsung SDI na Węgrzech – ocenia portal EVMarketsReports.com. – Do 2025 r. popyt będzie zaspokajany w 72 proc., a w 2027 r. podaż powinna pokrywać więcej niż 100 proc. popytu w Europie, jeśli wszystkie zapowiadane bądź rozważane projekty produkcyjne zostaną uruchomione – uzupełnia.

Potencjał tego przemysłu można też liczyć w gigawatogodzinach. W ubiegłym roku było to 69 GWh, a już za dwa lata powinno być 238 GWh, w 2027 r. – 413 GWh, a wreszcie w 2030 r. 773 GWh. Gdyby jednak zrealizowano wszystkie projekty, o jakich dziś się spekuluje, w 2030 r. potencjał branży mógłby być niemal dwukrotnie wyższy (1395 GWh).

Z polskiej perspektywy jedna rzecz może jednak niepokoić. Rzut oka na opracowaną przez Europejską Federację na rzecz Transportu i Środowiska (instytucję utworzoną przez europejskie pozarządowe organizacje promujące zrównoważony transport) mapę istniejących i zapowiadanych fabryk akumulatorów w Europie w 2027 r. pozwala zauważyć, że w Polsce działać będzie wciąż tylko fabryka LG Chem (prawda, że z potencjałem rzędu 115 GWh, największym w Europie). A już np. za Odrą takich fabryk będzie siedem, z łącznym potencjałem na poziomie 260–270 GWh (z czego największa Tesla Berlin to 75 GWh).

Jak podkreśla Polskie Stowarzyszenie Paliw Alternatywnych, w Polsce obecne są jeszcze inne poza koncernem LG firmy z tego rynku: BMZ, Capchem, Guotai Huarong, Mercedes-Benz Manufacturing, Northvolt, SK Innovation, Umicore. Ale najwyraźniej nie jest to obecność, która by w oczywisty sposób przekładała się na poważne plany inwestycyjne. PSPA zresztą doradza w tym zakresie szereg działań mających wesprzeć inicjatywy inwestycyjne – od podwyższenia krajowych zdolności w zakresie niezbędnych surowców do produkcji ogniw oraz komponentów do akumulatorów, przez rozwój wykwalifikowanych kadr, po wzrost innowacyjności w łańcuchu dostaw.

– Aby utrzymać wiodącą pozycję Polski w światowym rankingu, do 2027 r. konieczne jest podwojenie mocy produkcyjnych – twierdzi dyrektor ds. relacji zewnętrznych PSPA Aleksander Rajch. „W celu przyspieszenia uruchomienia nowych mocy wydobywczych i przetwórczych surowców sektora bateryjnego w Polsce konieczne jest uproszczenie procedur administracyjnych (…) Ważne jest również wdrażanie zachęt do rozwoju technologii ponownego wykorzystania i recyklingu baterii w celu stworzenia zamkniętego cyklu produkcji, eksploatacji i utylizacji” – zauważało PSPA w opublikowanym wiosną raporcie „Samochody elektryczne w Europie jeżdżą na polskich bateriach litowo-jonowych”. Miejmy nadzieję, że te sugestie trafią na podatny grunt.

Opinia partnera "Rzeczpospolitej" - Zrównoważony transport w Polsce: InnoEnergy

Andrzej Serwicki, business development manager EIT InnoEnergy CE:

materiały prasowe

Transformacja transportu i przejście na pojazdy elektryczne to coś więcej niż tylko trend – to konieczność. Wiąże się to jednak z licznymi wyzwaniami, z których najpilniejsze jest zwiększone zapotrzebowanie na baterie. Podczas gdy wiele krajów zwiększa wysiłki, aby sprostać temu zapotrzebowaniu, Polska staje się jednym z potencjalnych centrów produkcji baterii w Europie. Ale czy podaż baterii wystarczy, aby zaspokoić stale rosnące globalne potrzeby? Pytanie to jest szczególnie istotne, gdy weźmiemy pod uwagę również rosnące wymagania dotyczące systemów magazynowania energii (ESS) poza sektorem motoryzacyjnym.

Mając w swoim portfelu tak znaczące firmy, jak Northvolt, Skeleton i Verkor, InnoEnergy odgrywa ważną rolę w zapewnieniu mocy produkcyjnych wysokowydajnych baterii. Spółka Verkor niedawno pozyskała 2 miliardy euro dodatkowych inwestycji na uruchomienie gigafabryki baterii we Francji, co wskazuje na skalę i tempo rozwoju branży. W Europie Środkowo-Wschodniej przykładami zaangażowania InnoEnergy są inwestycje w takie firmy, jak Prime Batteries Technology oraz ElevenEs.

Przykładem inwestycji na rodzimym rynku jest natomiast firma The Batteries, koncentrująca się na przemysłowej produkcji cienkowarstwowych baterii półprzewodnikowych. Technologia ta może odegrać ważną rolę w procesie przejścia na mobilność elektryczną, ponieważ tego typu baterie oferują wiele zalet w porównaniu z innymi obecnie stosowanymi technologiami, jak na przykład wyższa gęstość energii i krótszy czas ładowania.

Jednak mimo tych wszystkich działań na rynku wciąż istnieje luka. Zapotrzebowanie na baterie wykracza poza pojazdy elektryczne i rozciąga się na systemy magazynowania energii niezbędne do wykorzystania i przechowywania energii odnawialnej. W społeczeństwie stale zmierzającym w kierunku zrównoważonej energii, nie można przecenić pilnego zapotrzebowania na zaawansowane, wydajne baterie o dużej pojemności. Wyzwanie to polega nie tylko na zaspokojeniu istniejącego popytu, ale przede wszystkim na przygotowaniu się na przyszłe potrzeby. Technologie bateryjne muszą ewoluować wraz z postępem globalnego procesu transformacji w kierunku energii odnawialnej i rozwoju e-mobilności.

InnoEnergy z entuzjazmem wspiera inicjatywy w tym sektorze. Wierzymy, że zapotrzebowanie na innowacyjne rozwiązania w zakresie magazynowania energii stanowi szansę zarówno dla start-upów, jak i firm o ugruntowanej pozycji, aby przyczynić się do bardziej zrównoważonej przyszłości. To wyścig z czasem, a wspólne wysiłki są niezbędne, aby zapewnić wystarczającą ilość wysokiej jakości systemów magazynowania energii do zasilania rozwiązań przyszłości. Ponieważ krajobraz transportu elektrycznego stale się rozwija, należy skupić się na zrównoważonych i wydajnych rozwiązaniach w zakresie magazynowania energii. Przyszłość sektorów transportu i energii odnawialnej w dużej mierze zależy od tego, jak szybko i skutecznie uda nam się wypełnić tę lukę.

Opinia partnera "Rzeczpospolitej" - Zrównoważony transport w Polsce: InnoEnergy

Ładowanie w czasie poniżej 10 minut i od 1200 do nawet 1500 kilometrów zasięgu na naładowanej baterii – taką przyszłość obiecują kierowcom inżynierowie Toyoty, zgodnie z ogłoszonym w ubiegłym tygodniu harmonogramem rozwoju technologii stanowiącej serce elektromobilności. To tylko jeden z przykładów gwałtownego – bo obecna generacja baterii japońskiego koncernu ma znacząco niższe osiągi: ładowanie wymaga w przybliżeniu pół godziny, a dystans, jaki można potem przemierzyć, sięga „zaledwie” 500 km – rozwoju technologii bateryjnych.

Pozostało 95% artykułu
Biznes
Róża Thun: Trzeba podnieść kulturę płatności. To pomoże mniejszym firmom
Materiał partnera
Na Progu Rewolucji Cyfrowej: Rozmowa z Prezesem IAB Polska i Przewodniczącym Jury przed Galą IAB MIXX Awards 2023
Materiał partnera
Atrakcyjna propozycja dla przyszłych specjalistów IT
Biznes
Strajk pracowników w Gucci. Powód: przeprowadzka
Biznes
Świąteczna hossa wyjazdowa. Górale mówią: jest super
Materiał Promocyjny
Razem dla Planety, czyli chemia dla zrównoważonej przyszłości