Kakšen je vpliv natrijevih ionskih baterij na okolje v primerjavi s svinčevo-kislinskimi in litij-ionskimi? Pred desetletjem so bile odločitve o baterijah odvisne od cene in življenjske dobe. Zdaj nam izbiro narekuje težje vprašanje: "Kakšna je njena okoljska zgodba?" To ni le naključna poizvedba, temveč ključni dejavnik, ki ga narekujejo cilji ESG in zahteve strank s trajnimi posledicami. Ta analiza presega marketinško oglaševanje in temelji na dolgoletnih praktičnih izkušnjah, da bi izvedla strukturirano okoljsko analizo svinčevo-kislinskih, litij-ionskih in natrijevo-ionske baterije. Preučili bomo celoten življenjski cikel - od rudnika do obrata za recikliranje, da bi odkrili resnične podatke o vplivu vsake kemikalije na okolje.
12V 100ah natrijeva ionska baterija
kamada power 10kwh domača natrijeva ionska baterija
Kaj je ocena življenjskega cikla baterije (LCA)?
Če želite pošteno oceniti vpliv baterije na okolje, si morate ogledati celotno sliko. Samo en delček ne zadostuje. To je naloga ocene življenjskega cikla ali LCA. To je industrijski standard za analizo "od zibelke do groba", ki preučuje vsako posamezno fazo življenjskega cikla izdelka. Za naše namene se bomo osredotočili na štiri faze, v katerih se izdelek lahko spremeni ali uniči:
- Pridobivanje in predelava surovin ("zibelka")
- Proizvodnja in ogljični odtis
- Operativna uporaba in učinkovitost
- Konec življenja: Recikliranje in odstranjevanje ("Grob")
Zelo pomembno je, od kod je baterija opremljena. Ta prva faza lahko povzroči velik okoljski strošek, še preden je baterija sploh sestavljena.
Svinčevo-kislinski (toksični dosedanji uporabnik)
Svinčevo-kislinska baterija je stari delovni konj. Vendar je njena glavna sestavina, svinec, zelo strupena. Tega ni mogoče prikrivati. Rudarjenje in taljenje, ki sta potrebna za pridobivanje novega svinca, sta razvpita zaradi onesnaževanja lokalnih tal in vode. Čeprav je industrija opravila veliko dela pri recikliranju svinca, je postopek pridobivanja svinca iz zemlje zelo zapleten in predstavlja resno tveganje za zdravje delavcev in skupnosti.
Litij-ionski (zapleteni glavni tok)
Litij-ionske kemikalije, kot sta NMC in LFP, so zdaj povsod, vendar je njihova dobavna veriga polna težav. Vsak vodja nabave pozna glavobole, ki so povezani z oskrbo z velikimi tremi:
- Litij: Veliko ga prihaja iz ribnikov za izhlapevanje slanice v puščavah. Pri tem postopku se porabi ogromna količina vode v krajih, kjer je ni na pretek.
- Kobalt: Slon v sobi. Velik del svetovne dobave kobalta je vezan na Demokratično republiko Kongo, kjer so pri rudarjenju prisotne kršitve človekovih pravic. To je definicija "konfliktnega minerala".
- Nikelj: Čeprav ni tako etično problematično kot pri kobaltu, pa pridobivanje niklja še vedno pušča veliko okoljsko luknjo v zemlji.
Že sama količina zemlje in vode, ki sta potrebni za te materiale, je težka trajnostna uganka za sicer odlično tehnologijo.
Natrijevi ioni (Obsežni izzivalec)
Tu se scenarij obrne. Ključna snov natrijevih ionov je natrij. Saj veste, iz soli. To je eden najpogostejših in najbolj razširjenih elementov na Zemlji. To preprosto dejstvo skoraj odpravlja geopolitične drame in nočne more v dobavni verigi, ki so povezane z litij-ionsko tehnologijo. Druge sestavine v paketu natrijevih ionov - aluminij, železo, mangan - so vsakdanji materiali z dolgočasno stabilnimi in veliko manj škodljivimi dobavnimi verigami.
Bodimo realni: za izdelavo katere koli baterije je potrebno veliko energije. Hudič se skriva v podrobnostih kjer je od kod prihaja ta energija in kaj zahteva posebna kemijska sestava.
- Svinčevo-kislinski obrati imajo energetsko intenzivne postopke taljenja in nastajanja, ki se že desetletja niso veliko spremenili.
- Litij-ionski proizvodnja vključuje stvari, kot so premazovanje elektrod z visoko temperaturo in dolgi, energetsko potratni cikli oblikovanja celic. Vse to se sešteva.
- Natrijevo-ionski ima v rokavu resen adut. Ena od najbolj praktičnih stvari, ki jo opažamo, je, da je mogoče Na-ionske celice pogosto izdelovati na istih montažnih linijah kot litij-ionske celice. To je zelo pomembno. To pomeni, da nam ni treba zgraditi povsem novih tovarn. Če izvzamemo tudi veliko energije, ki je potrebna za pridobivanje in predelavo kobalta in niklja, se celoten ogljični odtis samo še izboljša.
Faza 3: Operativna uporaba in učinkovitost
Vpliv baterije na okolje se ne konča, ko zapusti tovarno. Ključni del enačbe je njena vsakodnevna zmogljivost. To merimo z učinkovitost v obe smeri-koliko energije dobite v primerjavi z vloženo.
- Svinčevo-kislinski tu ne morete tekmovati. Njegova učinkovitost je približno 80-85%. To pomeni, da za vsakih 100 dolarjev, ki jih porabite za polnjenje, 15 ali 20 dolarjev zavržete kot zapravljeno toploto. Vsak cikel.
- Litij-ionski in natrij-ionski so v povsem drugem razredu, z učinkovitostjo severno od 92%. Preprosto ne zapravljajo toliko energije. Tako preprosto je.
- Ne pozabite na nevarnosti na delovnem mestu. Vsak vzdrževalec pozna nevarnost puščajočega svinčenega akumulatorja in jedke žveplove kisline v njem. To tveganje je popolnoma odpravljeno z zaprtimi litij-ionskimi in na-ionskimi baterijami.
Faza 4: Konec življenja: Recikliranje in odstranjevanje
Kaj se zgodi, ko se baterija dokončno izprazni? Iskreno, to je morda najbolj kritično vprašanje od vseh.
Največja prednost svinčeve kisline
Priznati moram, da je to zasluga industrije svinčevih kislin. To je bil njen uspeh. Imajo zrel, dobičkonosen in neverjetno učinkovit sistem recikliranja v zaprtem krogu. V ZDA in Evropi se reciklira več kot 98% teh baterij. To je šolski primer krožnega gospodarstva, ki dejansko deluje.
Izziv recikliranja litij-ionskih materialov
Bodimo odkriti. Recikliranje litij-ionskih baterij je v veliki zmešnjavi. Dejanske stopnje recikliranja so majhne, pogosto manjše od 10%. Metode so zapletene, drage in porabijo ogromno energije. Poleg vsega tega je nevarnost požarov med prevozom in skladiščenjem stalna nočna mora za logistiko.
Napoved za recikliranje natrijevih ionov
Velika omrežja za recikliranje za natrijevo-ionska baterija se še vedno gradijo; temu se ni mogoče izogniti. Vendar je potencial fantastičen. Sami materiali - natrij, aluminij, železo - so manj nevarni in cenejši, kar bi moralo celoten postopek precej poenostaviti.
Resnično pomembna pa je varnost. Natrijevo-ionsko baterijo lahko popolnoma izpraznite do 0 voltov, preden jo pošljete v reciklažo. To praktično odpravlja nevarnost požara, zaradi katere litij-ionski predelovalci ponoči ne spijo, zato je celoten postopek bistveno varnejši in za ljudi lažje obvladljiv.
Primerjalna tabela za primerjavo
| Okoljski dejavnik | Svinčevo-kislinski | Litij-ionski (NMC/LFP) | Natrijevo-ionski |
|---|
| Vpliv surovin | Zelo visoka (strupeno svinec) | Visoka (kobalt, litij, voda) | Nizka (Veliko natrija) |
| Proizvodnja CO2 | Visoka | Visoka | Zmerno (Izkorišča linije Li-ion) |
| Operativna učinkovitost | Nizka (~85%) | Zelo visoka (>95%) | Zelo visoka (>92%) |
| Strupenost pri uporabi | Visoka (tveganje uhajanja kislin) | Nizka | Zelo nizko |
| Zrelost recikliranja | Zelo visoka (>98%) | Nizka (<10%) | Zelo nizka (nastajajoča) |
| Prihodnji potencial | Omejeno | Izboljšanje | Visoka |
| Strokovna razsodba | Dediščinsko tveganje: Odlično recikliranje ne more nadomestiti strupenosti surovin. | Izmenjava: Visoka zmogljivost z veliko prtljage v dobavni verigi. | Trajnostna izbira: Vrhunska zgodba o "zibelki" z razvijajočo se rešitvijo "groba". |
Zaključek
Natrijeve ionske baterije že od samega začetka odpravljajo pomisleke glede stabilnosti dobavne verige in vpliva na okolje z materiali, ki jih je veliko, so široko razširjeni in manj nevarni, kar ponuja jasno pot do doseganja ciljev ESG (Environmental, Social and Governance) v projektih stacionarnega shranjevanja energije, kot so komercialno shranjevanje ali rezervno napajanje na morju. Čeprav se obrati za recikliranje še razvijajo, je zaradi svojih inherentnih prednosti na področju materialov in varnosti z okoljskega vidika dolgoročni zmagovalec.
Če želite izvedeti, kako lahko to bolj trajnostno baterijo vključite v svoje dejavnosti in dosežete svoje cilje ESG, stopite v stik z nami Pogovorimo se. Prilagodimo lahko najboljša rešitev za natrijevo-ionsko baterijo za vaš naslednji projekt.
POGOSTA VPRAŠANJA
1. Ali so natrijevo-ionske baterije res toliko boljše od baterij LiFePO4 (LFP) na zeleni lestvici?
LFP je odlična kemija, saj se izogne kobaltu, vendar je še vedno v celoti odvisna od litija z vsemi povezanimi težavami z vodo in rabo zemljišč. Pri natrijevih ionih se uporablja izjemno veliko natrija, zato je že od samega začetka, v fazi pridobivanja surovin, veliko čistejša.
2. Kaj je trenutno največji okoljski udarec proti natrijevim ionom?
Edini pravi zadržek je, da je obsežno omrežje za recikliranje še vedno v povojih. To pa le zato, ker je tehnologija na trgu nova. Ker pa so materiali varnejši in lažje obvladljivi, vsi pričakujejo, da se bo ta infrastruktura razširila veliko hitreje in bolj gladko kot pri litij-ionski.
3. Ali lahko svoje stare svinčevo-kislinske baterije za viličarje zamenjam za natrijevo-ionske?
Absolutno. Natrijev ionski akumulator je glavni kandidat za zamenjavo svinčeve kisline v opremi, kot so viličarji, paletni viličarji in rezervne napajalne enote. Dobili boste boljšo učinkovitost, veliko več ciklov v življenjski dobi, poleg tega pa ga ne bodo tako zelo skrbele vroče ali nizke temperature v skladišču - vse to pa je okolju prijaznejša izbira.
4. Kaj pa, če je tovarna, ki izdeluje moje baterije, v državi, ki kuri veliko premoga?
To je ostro vprašanje. Lokalno električno omrežje vedno vpliva na ogljični odtis proizvodnje baterije. Vendar pa analize LCA kažejo, da tudi v omrežju, ki ni popolnoma čisto, natrijevo-ionske baterije zaradi prednosti surovin, saj se izognejo energetsko zahtevnemu prečiščevanju litija in kobalta, pogosto že takoj po začetku proizvodnje zmanjšajo skupni ogljični odtis.