Νορβηγοί ερευνητές εξηγούν τον τρόπο για να αποφύγουμε μια κρίση στην ηλεκτροκίνηση

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Η Ford επικεντρώνεται πλέον στην επίτευξη αυτονομίας των οχημάτων της μέσω ενός συνδυασμού αποδοτικών οχημάτων και επαρκούς υποδομής φόρτισης. Ωστόσο, ομάδα ερευνητών στο Norwegian University of Science and Technology (NTNU) υποστηρίζει ότι ακόμη και αυτό μπορεί να μην είναι αρκετό για να κρατήσει την αυτοκινητοβιομηχανία μακριά από προβλήματα.

Στην πλειονότητα των σεναρίων και των κυβερνητικών στόχων σε παγκόσμιο επίπεδο για τη μείωση των εκπομπών άνθρακα στον τομέα των μεταφορών, τα ηλεκτρικά οχήματα που λειτουργούν με μπαταρίες θεωρούνται σημαντικό στοιχείο της λύσης. Για να παραχθούν αρκετές μπαταρίες για αυτή τη μετάβαση σε οχήματα χαμηλών εκπομπών, απαιτούνται τεράστιες ποσότητες πρώτων υλών.

Το λίθιο, ένα ουσιαστικό στοιχείο σε όλες τις μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων, διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο, μιας και όλες οι μεγάλες χημικές μπαταρίες βασίζονται σε αυτό. «Φαίνεται πολύ πιθανό ότι θα αντιμετωπίσουμε έλλειψη λιθίου. Το κλειδί βρίσκεται στη ζήτηση. Η ζήτηση πρέπει να μειωθεί για να αποφευχθούν μακροπρόθεσμα προβλήματα προσφοράς», λέει ο Fernando Aguilar Lopez, υποψήφιος διδάκτορας στο Τμήμα Μηχανικής Ενέργειας και Διεργασιών του NTNU. Ενώ υπάρχει πολύ λίθιο σε όλο τον κόσμο, οι ερευνητές έχουν καταλάβει ότι δε θα είναι αρκετό για να έχουμε όλοι ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο, έστω και μικρής αυτονομίας και ιπποδύναμης.

Ο Fernando Aguilar Lopez ειδικεύεται στην ανάλυση των παγκόσμιων ροών πρώτων υλών και στην έρευνα του κύκλου των πρώτων υλών από την εξόρυξη έως την παραγωγή, τη χρήση και την απόρριψη. Μαζί με τον ερευνητή Romain Billy και τον καθηγητή Daniel B. Müller, έχει αναπτύξει ένα μοντέλο ανάλυσης ροής πρώτων υλών που ονομάζεται MATILDA (MATerIaL Demand and Availability) το οποίο παρουσιάστηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Resources, Conservation & Recycling.

Η μελέτη διερευνά στρατηγικές για τη διαχείριση της χρήσης πρώτων υλών σε μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων. Το μοντέλο MATILDA βοηθά στην κατανόηση των κρίσιμων παραγόντων που επηρεάζουν την προσφορά των πρώτων υλών και υπολογίζει τον τρόπο με τον οποίο διαφορετικές παρεμβάσεις θα μπορούσαν να συμβάλλουν στον περιορισμό της μελλοντικής ζήτησης. Το MATILDA αποτελεί το πιο ολοκληρωμένο μοντέλο μέχρι σήμερα για πρώτες ύλες μπαταριών που θα χρειαστούν για την υιοθέτηση των ηλεκτρικών οχημάτων σε παγκόσμια κλίμακα. Σύμφωνα με τον Müller, εργαλεία όπως αυτό μπορούν να διαδραματίσουν βασικό ρόλο βοηθώντας τη βιομηχανία και τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής να αναπτύξουν στρατηγικές για να εξασφαλίσουν ασφαλείς και ανθεκτικές αλυσίδες εφοδιασμού κρίσιμων πρώτων υλών.

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε πάνω από 8.000 διαφορετικά σενάρια καταλήγοντας ωστόσο στο ίδιο συμπέρασμα: για να αποφευχθεί η υπερβολική ζήτηση για μεμονωμένα μέταλλα, θα πρέπει να γίνουν επενδύσεις σε ένα ευρύτερο φάσμα νέων τεχνολογιών μπαταριών. Επιπλέον, η εστίαση δεν πρέπει να είναι στην παραγωγή περισσότερων, μεγαλύτερων και βαρύτερων ηλεκτρικών αυτοκινήτων. Αντίθετα, θα ήταν ωφέλιμο για περισσότερους ανθρώπους να μοιράζονται μικρότερα αυτοκίνητα με μπαταρίες μικρότερης χωρητικότητας.

«Η παράταση της διάρκειας ζωής των οχημάτων και των μπαταριών, μέσω της διευκόλυνσης της επαναχρησιμοποίησης και της αντικατάστασης, θα είναι επίσης κρίσιμα στοιχεία για τη μείωση της ζήτησης για πρώτες ύλες», λέει ο Aguilar Lopez.

Επιπλέον, αν και πολλά υποσχόμενες, οι μπαταρίες LiFePO (γνωστές και ως LFP) δεν αποτελούν μία μαγική λύση. Είναι μία σημαντική εναλλακτική, παρόλο που περιέχουν λίθιο, γιατί βοηθούν στην αποφυγή της απότομης αύξησης της ζήτησης για άλλες κρίσιμες πρώτες ύλες. Από την άλλη, μπορεί να μη χρειάζονται πρώτες ύλες όπως το νικέλιο και το κοβάλτιο, χρειάζονται όμως φώσφορο και ο φώσφορος είναι σημαντικό συστατικό των λιπασμάτων που χρησιμοποιούνται στις καλλιέργειες. Η απότομη αύξηση στη ζήτηση του φωσφόρου θα μπορούσε να δημιουργήσει προβλήματα στον αγροτικό τομέα και να αυξήσει τις τιμές των τροφίμων παγκοσμίως.

Η μελέτη του NTNU αποκαλύπτει ότι παρά τη σημασία της, η ανακύκλωση δε θα μειώσει ουσιαστικά την πίεση στις πρώτες ύλες την επόμενη δεκαετία. Αυτό συμβαίνει επειδή τα υπάρχοντα ηλεκτρικά οχήματα είναι σχετικά νέα και ένας σημαντικός αριθμός από αυτά δεν θα είναι διαθέσιμος για ανακύκλωση σε μικρότερο διάστημα από 10 έως 15 χρόνια από τώρα.

Ωστόσο, το μοντέλο MATILDA αποδεικνύει ότι η πρωτογενής ζήτηση μπορεί να μειωθεί με την ενίσχυση της αποτελεσματικότητας της ανακύκλωσης λιθίου, αλουμινίου, μαγγανίου και φωσφόρου. Αυτά τα υλικά είναι επί του παρόντος αντιοικονομικά όσον αφορά στην ανακύκλωση και δεν περιλαμβάνονται στους τελευταίους κανονισμούς για τις μπαταρίες της ΕΕ.

Από την άλλη, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης έχουν επίσης προβλήματα και είναι μάλλον απίθανο να χρησιμοποιηθούν σε εμπορική κλίμακα σύντομα. «Στην πραγματικότητα, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης μπορούν να επιδεινώσουν την κατάσταση, απαιτώντας περισσότερο λίθιο ανά κιλοβατώρα, ακόμη και σχεδόν διπλάσιο σε ορισμένες περιπτώσεις», εξηγεί ο Aguilar Lopez.

«Το προφανές είναι ότι όταν δεις να πλημμυρίζει στο μπάνιο σου, πρέπει πρώτα να κλείσεις το νερό πριν ξεκινήσεις να μαζεύεις τα νερά». Αυτό σημαίνει ότι οτιδήποτε μπορούμε να κάνουμε για να μειώσουμε τα μεγέθη των μπαταριών στα ηλεκτρικά οχήματα, ή/και να αποτρέψουμε την αύξηση του μεγέθους τους, είναι το κλειδί για να μπορέσουμε να ξεπεράσουμε τη διαφαινόμενη κρίση των πρώτων υλών στις επόμενες μία ή δύο δεκαετίες. Ίσως ακόμα και αυτή η προσέγγιση να μην είναι επαρκής, αλλά είναι καλύτερη από το να αφήσουμε απλά το πρόβλημα να διογκώνεται. 

Είναι σημαντικό επίσης να αναζητήσουμε τρόπους να εστιάσουμε περισσότερο στις μικρότερες μπαταρίες. Για τα ηλεκτρικά οχήματα, αυτό σημαίνει προσπάθεια προώθησης της προσέγγισης «το λιγότερο είναι περισσότερο». Αυτό θα απαιτήσει αυξημένη απόδοση των μπαταριών, πολύ περισσότερους σταθμούς φόρτισης και οχήματα που είναι πιο αποδοτικά στον αυτοκινητόδρομο (πιθανώς μέσω μονάδων κίνησης πολλαπλών ταχυτήτων). Επίσης θα πρέπει να σκεφτούμε σοβαρά το σενάριο να εγκαταλείψουμε τα οχήματα μεγάλου κυβισμού.

Είναι επίσης σημαντικό να δούμε πέρα ​​από τα αυτοκίνητα. Η μικροκινητικότητα (micromobility), ειδικά τα ηλεκτρικά ποδήλατα, μπορεί να αποτελέσει ένα μεγάλο μέρος των μετακινήσεων μικρών αποστάσεων, χωρίς να υπάρχει ανάγκη για τεράστιες μπαταρίες και άρα μεγάλες ποσότητες πρώτων υλών. Επίσης, είναι καλό να ενθαρρύνουμε πρωτοβουλίες όπως οι υπηρεσίες κοινής χρήσης, όπου οι άνθρωποι μοιράζονται οχήματα. Οι ενδιάμεσες λύσεις, όπως τα μίνι ηλεκτρικά οχήματα, αξίζει επίσης να εξεταστούν περισσότερο. Όμως, για να γίνει κάτι από όλα αυτά απαιτούνται υποδομές και αυτό σημαίνει δαπάνη χρημάτων ειδικά για σταθμούς φόρτισης.

Ακόμα και έτσι, όλα αυτά είναι πολύ φθηνότερα από το να μη γίνει τίποτα. Εάν η βιομηχανία μπαταριών θελήσει να παρέχει σε αυτούς που μπορούν να το αντέξουν οικονομικά μπαταρίες 200+ kWh, όλοι οι άλλοι θα συνεχίσουν να καίνε βενζίνη. Και όλοι ξέρουμε που θα οδηγήσει μία τέτοια προσέγγιση.

Με πληροφορίες από cleantechnica.com

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR