Je električna mobilnost že ogrožena?

Leta 2030, pet let, preden se bo v Evropi začela popolnoma električna avtomobilska doba, naj bi prišlo do resnega pomanjkanja litija, ki je osnovna kovina za baterije električnih avtomobilov. Največ proizvajalcev baterij je na Kitajskem, evropski proizvajalci pa bodo ob naraščajočem številu električnih avtomobilov težko sledili potrebam.

Tesla je zaradi boljšega nadzora nad proizvodnjo baterij in manjšega vpliva morebitnih zastojev pri dobavah postavila lastno proizvodno linijo za baterije. (foto: Tesla) Tesla
28. 9. 2022

Povpraševanje po mineralih za proizvodnjo baterij za električna vozila in shranjevanje energije naj bi do leta 2030 naraslo za pet- do desetkrat, do leta 2040 pa celo za deset- do tridesetkrat. Kar z drugimi besedami pomeni, da se bodo proizvajalci baterij za električne avtomobile morda morali soočiti s pomanjkanjem surovin oziroma ključnih elementov za njihovo proizvodnjo. Gre predvsem za litij, za katerega za zdaj še ni ustreznega nadomestila v baterijskih celicah.

Pri tem niso vprašljive zaloge litija, ki jih je skoraj povsod po svetu dovolj; po ocenah jih je kar 86 milijonov ton. Tri države – Kitajska, Argentina in Bolivija – imajo 58 odstotkov svetovnih zalog litija, čeprav Avstralija predstavlja kar približno polovico svetovne proizvodnje litija. Kitajska je vodilna v svetu pri rafiniranju surovin za baterije, več kot dve tretjini proizvodnje baterij pa obvladujejo podjetja CATL, LG in Panasonic, s sedežem na Kitajskem, v Južni Koreji oziroma na Japonskem.

Na črne oblake pri dobavah litija in na morebitno ogroženost električne mobilnosti je pred nedavnim opozorila nemška agencija za surovine (DERA), ki kot kritično navaja leto 2030. Iz študije, ki so jo izdelali pri agenciji, je razvidno, da so evropski proizvajalci preveč odvisni od dobave litija iz Avstralije in Čila in da je potencial za recikliranje starih baterij iz električnih avtomobilov preprosto premajhen.

Po podatkih študije bo leta 2030 povpraševanje po litiju znašalo od 316.000 do 558.800 ton. Leta 2020 je svetovna proizvodnja znašala okoli 82.000 ton, pri čemer je največ 60 odstotkov litija izpolnjevalo visoke zahteve in stopnje čistosti za proizvodnjo baterij. Za leto 2030 strokovnjaki pri DERA pričakujejo, da bodo baterije predstavljale že 90 odstotkov porabe litija.

Edini način za zadovoljitev velikega povpraševanja je več proizvodnih zmogljivosti, ki bi se morale v prihodnjih letih povečati od štiri- do sedemkrat. Toda tudi če bodo uresničeni vsi projekti, ki so trenutno načrtovani in v izgradnji, leta 2030 ne bo dovolj litija za vse potrebe avtomobilske industrije.

Več baterij za več električnih avtomobilov

Svetovni trg električnih vozil hitro raste, pri čemer je prodaja električnih avtomobilov, vključno s povsem električnimi in priključnimi hibridnimi modeli, v letu 2021 dosegla 6,6 milijona, kažejo zadnji podatki Mednarodne agencije za energijo (IEA) iz letošnjega maja. Poročilo navaja tudi, da je prodaja električnih vozil v prvem četrtletju 2022 še naprej močno rasla kljub znatnim motnjam v dobavni verigi. Do konca leta 2021 je skupno število električnih avtomobilov na svetovnih cestah doseglo 16,5 milijona, kar je več kot trikrat toliko kot leta 2018.

Lani je prodaja električnih vozil podrla nove rekorde; s skoraj 10 odstotki skupne svetovne avtomobilske prodaje je bila kar štirikrat večja od tržnega deleža v letu 2019. Ponudba je vse bolj pestra in kupci so lahko izbirali med petkrat več avtomobili kot leta 2019. Večina renomiranih avtomobilskih proizvajalcev napoveduje nadaljnje pospeševanje elektrifikacije in nekateri so tudi že povsem odločeni, kdaj se bodo docela poslovili od bencinskih in dizelskih motorjev.

Za polovico rasti prodaje električnih avtomobilov je zaslužen kitajski trg, kjer so jih lansko leto prodali 3,3 milijona, s 65-odstotno rastjo prodaje, ki se je povzpela na 2,3 milijona, pa se je krepko povišalo tudi njihovo število na stari celini. Podobno rast je glede na rezultate prve četrtine mogoče pričakovati tudi letos. Mednarodna agencija za energijo predvideva, da bi lahko bilo do leta 2030 na cestah 200 milijonov električnih vozil.

Večja proizvodnja in recikliranje

Povpraševanje po baterijah za električne avtomobile v Evropi in na drugih trgih bo torej v bližnji prihodnosti hitro naraščalo. Leta 2030 bodo v Evropi izdelali več električnih avtomobilov kot na Kitajskem. Povpraševanje po avtomobilskih baterijah v Evropi se bo leta 2025 povečalo na zmogljivost 300 in leta 2035 doseglo 1300 gigavatnih ur.

Največja evropska proizvajalka baterij za električne avtomobile in peta največja na svetu je Poljska. Prodaja litij-ionskih baterij in njihovih komponent je presegla dva odstotka celotnega poljskega izvoznega trga. Kljub rasti cene litija in zmanjšanju ponudbe naj bi proizvodnja baterij na Poljskem rasla, trdijo strokovnjaki poljskega Ekonomskega inštituta. Verjamejo, da bodo tehnološki napredek in novi viri litija ohranili rast proizvodnje, in to kljub napovedi povečanega povpraševanja po litiju, s pol milijona metričnih ton litijevega karbonata v lanskem letu na 3 do 4 milijone metričnih ton leta 2030. Strokovnjaki menijo, da se bodo poljske tovarne verjetno še bolj razvijale prav zaradi povečanega povpraševanja po baterijah za električne avtomobile.

Poleg zagotavljanja zadostnih količin litija in dodatnih proizvodnih kapacitet za avtomobilske baterije bo pomembno tudi recikliranje baterij. Kar 95 odstotkov mineralov v baterijah za električna vozila je mogoče reciklirati in lani je bilo po svetu že več kot sto podjetij, ki so se ukvarjala s to dejavnostjo.

Toda težava je v tem, da baterije za električna vozila zdržijo razmeroma dolgo, povpraševanje po njih pa bo morda preseglo ponudbo recikliranih. Izrabljene baterije za električna vozila je mogoče v tako imenovanem drugem življenju uporabiti tudi za stacionarno shranjevanje energije, s čimer se zmanjša njihova razpoložljivost recikliranja.

Trenutno tri četrtine vseh litij-ionskih baterij izdelajo na Kitajskem, kjer imajo do 70 odstotkov pro­izvodnih zmogljivosti za katode in 85 odstotkov za anode (ključna sestavna dela baterij).

Litij še nima ustrezne zamenjave

Čeprav se električni avtomobili nedvomno vse bolj uveljavljajo, so skupaj s priključnimi hibridi lani v svetovnem merilu predstavljali le desetino skupne prodaje. Vprašljiv doseg za mnoge voznike ostaja glavna skrb, vendar so ključna ovira za širšo uporabo tudi visoke cene, ki so približno od 20 do 50 odstotkov višje kot pri enakovrednih avtomobilih z motorjem z notranjim zgorevanjem. Velik del razlike v ceni je posledica stroškov, povezanih s sodobno proizvodnjo baterij. Nedavno povečanje povpraševanja po kovinah, kot sta kobalt in litij, je povzročilo močno zvišanje cen, od začetka pandemije pa so se močno povečali tudi stroški, povezani s transportom težkih baterij do avtomobilskih proizvodnih linij.

Proizvajalci avtomobilov in inovatorji pri baterijski tehnologiji sodelujejo pri iskanju načinov za povečanje učinkovitosti in znižanje proizvodnih stroškov. V prizadevanjih za iskanje več materialov brez litija in kobalta za proizvodnjo baterij pospešujejo tehnološke inovacije in trenutno se preizkušajo tehnologije z natrijevimi, magnezijevimi in cinkovimi ioni. Natrijeve ionske baterije so podobne litij-ionskim, vendar jih je lažje zamenjati, saj so združljive s trenutnimi proizvodnimi metodami. Vendar je natrijev ion trikrat težji od litij-ionskega in zmore nižjo napetost celice, zaradi česar je baterija tudi manj zmogljiva. Ker je inovacijska dejavnost za razvoj natrijevih ionskih baterij še vedno v laboratorijski fazi, lahko preteče še nekaj let, preden bodo pripravljene za množično uporabo.

V raziskovalni fazi so tudi magnezijeve ionske baterije, ki so stabilnejše kot litij-ionske. Magnezij se lahko uporablja tako za katodo kot za anodo. Magnezija je tudi več in je potencialno manj nagnjen k razgradnji zaradi rasti kristalov. Hkrati lahko kovinske magnezijeve anode tvorijo pasivno plast netopne soli, ko reagirajo z običajno uporabljenimi topili in anioni, kar lahko vpliva na delovanje baterije. Tudi ta tehnologija je še v zelo zgodnji razvojni fazi.