המהפיכה שתחסל את מלכודת הניקל-קדמיום
8 ינואר, 2024
סוללות סודיום-יון החדשות מגיעות השנה אל השוק, וצפויות לחולל מהפיכה בשוק הרכב החשמלי והחוות הסולאריות: הן זולות יותר לייצור, ומבוססות על חומרים זמינים, שאינם דורשים מאבקי שליטה גיאו פוליטיים
הדרישה הגוברת לסוללות אמינות ונטענות בכל מגזרי השוק, החל מאבזרים צרכניים ועד לכלי-רכב ומערכות אגירת אנרגיה אלטרנטיבית, דחפה את התעשייה לפיתוח ושימוש בסוללות חזקות ומאריכות ימים המבוססות על מתכות כבדות המעניקות צפיפות אנרגיה גבוהה, דוגמת ליתיום, ניקל, קדמיום, מנגן, קובאלט וכדומה (Ni, NiCd, NiMH, Li-ion, NMC). אלא שהמהלך הזה מגיע עם תג מחיר כבד: סוללות המבוססות על מתכות כבדות הן מסוכנות מאוד, ובתנאי איחסון או טעינה לא הולמים הן נוטות להתלהט, ולעתים להתפוצץ. הפקתן דורשת מאמצים גדולים מאוד והן מייצרות רעלים מסוכנים ובעלי פגיעה סביבתית גדולה.
הן גם מייצרות משברים כלכליים. חברת גולדמן סקס העריכה לפני כשנתיים שבשנים הקרובות תהיה עלייה במחיר המכוניות החשמליות, בגלל הקושי בהפקת המתכות המיוחדות. המחיר של קובאלט צפוי להכפיל עצמו והמחיר של ניקל יעלה ב-60%. לעליות האלה תהיה השפעה דרמטית על הרכב החשמלי, שעלות הסוללות מהווה כיום 40%-30% ממחירו. אלא שאחת מהבעיות הגדולות של סוללות הדור הנוכחי טמונה בכך שהחומרים מהן הן עשויות מייצרים מוקדי עימות גיאו פוליטיים נפיצים.
סין ואפריקה מחזיקות במפתח החשמלי
כך למשל, כ-86% מכמות הקדמיום שהופקה בעולם בשנת 2009 שימשה לייצור סוללות חשמליות. אבל הייצור העולמי נמצא בעיקר בסין: על-פי נתוני stastista, בשנת 2002 ייצרה סין 10,000 טון קדמיום. דרום קוריאה, המדורגת במקום השני בעולם, ייצרה באותה שנה רק 4,000 טון. ארה"ב, לשם המחשה, ייצרה 250 טון בלבד. באותה שנה סין ייצרה גם 76% מכל צריכת הקובאלט בעולם. כאשר מגיעים למנגן מתברר שרוב היציור העולמי מגיע מאפריקה: גבון הייתה אחראית לכ-10% מהייצור העולמי בשנת 2022, ודרום אפריקה היתה אחראית לכ-50% מהייצור העולמי.
על הרקע הזה ברור מדוע התעשייה מחפשת פתרונות אלטרנטיביים לסוללות העתיד, ולאחרונה מתברר שהיא ככל הנראה גילתה את שער הזהב שייחלץ אותה ממלכודת המתכות הנדירות. מדובר בסוללות המבוססות על יוני נתרן (Sodium-ion Batteries) בשילוב עם מתכות נפוצות כמו ברזל ואלומיניום. הרעיון התפתח בשנות ה-90 של המאה ה-20, אבל רק כעת, לאחר 30 שנות מחקר מדעי אקדמי, מתחילות להגיע לשוק הסוללות הראשונות שיש להן את קיבולת האנרגיה המתאימה ליישומים מסחריים.
חברת Northvolt השוודית, הנחשבת ליצרנית הסוללות הגדולה ביותר באירופה, הכריזה לאחרונה על פריצת דרך בעקבות פיתוח תהליך ייצור של סוללות סודיום–יון המגיעות לצפיפות אנרגיה של 160Wh/kg, ולכן מתאימות ליישומי רכב חשמלי ואגירת אנרגיה בחוות סולאריות ובמתקנים להפקת אנרגיה מהרוח. הסוללות האלה זולות יותר לייצור ואנן מכילות גרפיט ומתכות כמו ניקל, קדמיום או מנגן. הן מבוססות על חומרים נפוצים מאוד בטבע וכוללות קתודה מבוססת פחמן ואנודה מבוססת Prussian white (חומר המופק מהפיגמנט Prussian Blue). החברה הודיעהשהיא נמצאת כעת בשלבים מתקדמים של בניית מפעל לייצור הסוללות האלה, אשר יתחיל לפעול כבר השנה (2024).
מירוץ חישמול חדש
היעד האסטרטגי של החברה הוא לעבור בהדרגה מייצור סוללות ליתיום-יון לייצור סוללות סודיום-יון, ולנצל את הזמינות של חומרי הייצור כדי לבנות מודל פעילות מבוזר, שבו מפעלי הייצור נמצאים בשוקי היעד שלהם. החברה שהוקמה בשנת 2016 נמצאת בשלבי צמיחה מהירים: היא מעסיקה 5,000 עובדים ועד היום קיבלה הזמנות לסוללות בשווי כולל של 55 מיליארד דולר מלקוחות דוגמת ב.מ.וו, וולוו, פולקסווגן, סקאניה, Polestar ועוד.
אלא ש-Northvolt אינה היחידה במה שנראה כמירוץ חישמול חדש: יצרנית הרכב הסינית BYD (בבעלות חלקית של פולקסווגן) הודיעה בשבוע שעבר על הקמת מפעל ייצור סוללות סודיום-יון בהשקעה של כ-1.4 מיליארד דולר. זהו מירוץ בעל השלכות עצומות: על פי הערכות שונות בתעשייה, המעבר לסוללות החדשות עשוי להוזיל את הרכב החשמלי בעד 30%. יחד עם זאת, עידן הסוללות הנוכחי עדיין לא מסתיים: הוא דורש שרשרת אספקה הכוללת מאות יצרנים שונים, והתאמת כל מערכות בקרת ההספק והטעינה למיפרטים חדשים. האם זהו מחסום בלתי עביר? לא בטוח. לנוכח העובדה שכ-80% מכלי הרכב הנמכרים היום בשוודיה הם חשמליים, ייתכן שהמהפיכה בשוק הסוללות תתרחש מהר מהצפוי.
פורסם בקטגוריות: אנרגיה וסביבה , חדשות
פורסם בתגיות: אנרגיה , סודיום-יון , סוללות
כתבות נוספות העשויות לעניין אותך
