Проблемът не е в големите батерии на Tesla, а в пристрастяването към лития

Батериите за съхранение на енергия на Илон Мъск не са подходящи за големи мащаби, но има алтернативи, които се подценяват

20:00 | 27 септември 2022
Автор: Анжани Триведи
Снимка: Bloomberg LP
Снимка: Bloomberg LP

Когато миналата седмица се запали батерия на Tesla Inc. в съоръжение за съхранение на енергия, което помага за захранването на Калифорния с електроенергия, критиците веднага се събудиха. Майкъл Бъри, известен от филма "Големият залог" (The Big Short), който правилно прогнозира кризата с ипотечните кредити в САЩ, довела до световната финансова криза от 2007-2008 г., се нахвърли върху пазарите на електромобили.

Обвиняването към фирмата на Илон Мъск за лошата батерия обаче не отговаря на истината. Вместо това трябва да се запитаме дали литиево-йонните акумулатори, които обикновено се използват в потребителската електроника и електромобилите, изобщо трябва да се използват за мащабно съхранение на енергия. Това, че те работят добре в малък мащаб, не означава, че са подходящи за големи инсталации. 

Тези големи, стационарни батерии се използват за съхраняване на енергия от възобновяеми и други източници, при пиково търсене и за стабилност на мрежата. С приближаващата криза в електроснабдяването тези батерии се използват все по-често. В Калифорния, например, те вече допринасят 60 пъти повече за пиковия капацитет, отколкото преди пет години, което е повече от ядрената и вятърната енергия. В САЩ инсталациите са се утроили миналата година, а в световен мащаб също се увеличават.

Това не е и първият инцидент. В цял свят батериите, използвани в мрежата, се запалват поради проблеми като прегряване и производствени дефекти. Имаше няколко такива пожари в Южна Корея, както и един в парк за кемпери в Рио Дел, в Китай и в селските райони на Австралия, както и в други страни. Общото между тях е, че става въпрос предимно за литиево-йонни батерии, които сега са най-разпространеният тип в системите за съхранение на енергия.

Мащабната употреба е свързана със значителни рискове, въпреки че повечето съвременни енергийни системи избират този тип батерия, защото се отличава с по-висока енергийна плътност, както и с по-голяма ефективност при зареждане и разреждане. Въпреки това литиево-йонните батерии имат летлив и запалим електролит. Въпреки въвеждането на предпазни мерки за избягване на пожари, всички запалими съставки в тях са налице. Пламъците могат да се ускорят чрез верижни реакции, известни като термично бягство.

Големите батерии се състоят от няколко клетки, разположени една до друга. Във вътрешността им постоянно тече ток, който генерира топлина. Ако няма прегради между компонентите, повреда в дадена част бързо се разпространява. Въпреки че е поставено сложно (и критично) оборудване за охлаждане на системата, то отнема от енергията на самата батерия и намалява нейната мощност. Освен това при зареждане върху повърхността може да се образува слой литиев метал и да израснат дендрити или иглообразни структури, които да доведат до къси съединения. 

Съществуват и други съображения. Например при прегледа на повредите на акумулатори през 2019 г. и 2012 г. Комисията на щата Аризона докладва за "пожари с дължина на пламъка от 3 до 4,5 м, които прерастват в пламъци с дължина от 15 до 23 м, изглежда захранвани от запалими течности, идващи от шкафовете". След един от инцидентите са били необходими почти три месеца, за да се разтовари блокираната енергия. 

Това не е просто призив да си спомним за безопасността или за алармирането за пожари. Опасността при широкото използване на тази технология е реална. Най-големият производител на батерии в света Китай, миналата година приведе в действие план за спиране на използването на някои видове системи за съхранение на енергия на базата на литиево-йонни батерии след редица инциденти, включително един, свързан със съвременната компания Amperex Technology Co. По-рано тази година Националната енергийна администрация на страната публикува документ за безопасността на производството на електроенергия, в който се призовава за забрана на някои видове акумулатори със среден и голям капацитет.

Съществуват и алтернативи. Въпреки това политиците и фирмите изглежда са решили преждевременно, че литиево-йонните са единствената възможност, когато става въпрос за тази важна технология. Вместо това те трябва да анализират данните и рисковете, тъй като все повече мощности се включват в мрежата. Стандартите за безопасност и методите за изпитване се променят. Никой не иска да бъде първият, който ще използва други видове батерии за мрежови цели, тъй като те изискват големи инвестиции и все още не са широко използвани.

Разбира се, някои от вариантите са много големи или не толкова ефективни, или изискват допълнителни поддържащи системи, които ги оскъпяват. Въпреки това маржът на тези сравнителни показатели е достатъчно малък, за да можем да поставим безопасността на преден план, особено с увеличаване на потреблението. Това не означава отстъпление към по-старите типове; химикалите също се подобряват, което означава, че производителите работят за повишаване на енергийната плътност на тези формули. Ванадий-редокс батериите, например, имат ниска цена, могат да се произвеждат в голям мащаб, не се разграждат и няма риск от горене. Тези акумулатори използват рециклиран метал от петролни отпадъци и могат да се зареждат и разреждат, без да се износват.