Největším producentem lithia je Bolívie, Chile a Argentina. Jeho získávání je ale poměrně obtížné, jak to ovlivní rozvoj elektromobility? Názory jsou protichůdné.
Když se mluví o obnovitelných zdrojích energie, tak se mlčky předpokládá, že možnost jejich využívání je dána jen finančními náklady na zařízení pomocí nichž energii získáváme. Zdroje jsou přece zadarmo a budou tady pořád.
„Lithium je důležité při výrobě akumulátorů, které jsou lehké a mají velkou kapacitu.“
ReklamaFinanční náklady na potřebná zařízení ale mohou obsahovat mnoho položek, které nejsou na první pohled zřejmé a které nás časem mohou překvapit. V tomto článku se zaměřím na problém surovin pro výrobu akumulátorů pro elektromobily.
Jak se jezdí s elektromotorem? |
|
Křemík a další materiály: Máme jich dostatek?
Jedním z problémů je totiž dostupnost materiálů potřebných pro výrobu zařízení na získávání a skladování energie z obnovitelných zdrojů. Panuje všeobecné přesvědčení, že výroba elektřiny pomocí křemíkových fotovoltaických panelů není omezena ničím jiným než drahou výrobou.
Elektrostanice k dobíjení. Foto: Archiv Nazeleno
Hlavní materiál – křemík – je opravdu na Zemi hojně zastoupen a nehrozí, že by zásoby byly vyčerpány. Kromě křemíku ovšem při výrobě potřebujeme celou řadu dalších materiálů a zásoby některých nerostných surovin, z nichž se získávají, jsou omezené.
Zastoupení chemických prvků ve Sluneční soustavě (na ose y je logaritmická stupnice,
takže hodnota o jednotku vyšší znamená desetinásobně vyšší zastoupení). Zdroj Wikipedie
– Přečtěte si víc: Motor v kolech, je ideálním řešením pro elektromobily?
Můžeme je pochopitelně recyklovat, je to ale energeticky náročné. Problém také nekončí získáním energie. Pokud ji chceme prakticky využít, pak ji musíme rozvádět, skladovat a nakonec přeměňovat na jiné formy (světlo, mechanickou práci apod.). K tomu všemu potřebujeme celou řadu dalších materiálů. Zatímco v případě organických látek jsme schopni si všechno co potřebujeme vyrobit z několika základních zdrojů uhlíku (uhlí ropa plyn nebo třeba i oxid uhličitý), u anorganických látek je situace složitější. Některé prvky jsou na Zemi hojně zastoupené, jiné zase velmi vzácné.
Lithiové akumulátory
V tomto článku se zaměřím na problém surovin pro výrobu akumulátorů pro elektromobily. V poslední době se k tomuto tématu objevují na webu zajímavé debaty a názory jsou dosti protichůdné. Například John Peterson si myslí: „Elektromobily napájené ze sítě jsou příšerným plýtváním zdrojů maskovaným jako šetření. Máme dostatek materiálu na výrobu elektromobilů pro pár bohatých, ale nikdy nebudeme mít dost baterií na to, aby to umožňilo implementaci elektromobilů na nějakém větším lokálním trhu, neřku-li ve světovém měřítku. Není to efektivní řešení“.
Hlavní myšlenkou je, že klíčové materiály pro výrobu baterií se obtížně získávají. V žádném případě údajně nemůžeme zvládnout pokrýt požadavky při rozšíření elektromobilů ve světovém měřítku. Měli bychom si proto tyto materiály šetřit co nejpečlivěji a do elektromobilů je nedávat raději vůbec. S tímto názorem polemizuje Nick Butcher v článku EV Myths and Realities, Part 1—The Battery Crisis, který se domnívá, že žádný zásadní problém nenastane.
Přechod z automobilů se spalovacím motorem na elektromobily je ilustrativní i proto, že aut je na světě opravdu hodně a stále přibývají. Navíc potřebná kapacita akumulátorů pro pohon je o dva řády vyšší, než kapacita dnešních startovacích akumulátorů.
Zkusme se proto podívat na problém potřebných surovin blíže. V současné době, kdy se hodně mluví o rozvoji elektromobilů, je pěkný příkladem problému surovin pro energetiku právě lithium.
Lithium má rozhodující význam pro výrobu akumulátorů, které jsou lehké a mají velkou kapacitu, mají tedy vysokou specifickou energii. Kromě lithia potřebujeme na výrobu akumulátorů ještě řadu dalších materiálů, nicméně lithium je svým způsobem nenahraditelné. V článku Lithium: Nejdůležitější součást elektromobilů, jsem vysvětlil, že periodická soustava prvků nám žádný lepší materiál na akumulátory nenabízí.
Zdroje lithia
Nahlédnutím do Wikipedie zjistíme, že lithium je vlastně velmi starý prvek. Ve vesmíru vzniklo spolu s s vodíkem a heliem již při velkém třesku. Na Zemi je možné jej nalézt skoro všude, bohužel jen v poměrně malých koncentracích. Například jen ve vodě oceánů je obsaženo v koncentraci 0,14 do 0,25 mg/l. Vzhledem k objemu oceánů to ale představuje úctyhodné množství, zhruba 230 miliard tun.
– Přečtěte si víc: CNG, biopalivo, elektromobily a hybridy. Tak se jezdí zeleněji v Česku
Větší koncentrace lithia jsou v solných depositech nebo ve vodách pod těmito vrstvami. Údajně největší takové ložisko je v oblasti Salar de Uyuni v Bolivii. Udává se, že obsahuje asi 5,4 millionů tun lithia. Ještě větší koncentrace jsou v zemské kůře, zejména ve vyvřelých horninách. Nejznámější lithium obsahující minerály jsou spodumen a petalit. Z nich se ovšem získává podstatně obtížněji. Většina lithia se proto v současné době získává ze solných depositů, případně z geotermálních vod bohatých na lithium. Lithium je v pořadí rozšířenosti na 25 místě; je zhruba stejně rozšířené jako nikl nebo olovo.
Nejvíc lithia vyváží Argentina, Chile a Bolívie
V současné době jsou největšími exportéry sloučenin lithia Argentina, Chile a Bolivie. Pro představu lze uvést, že s využitím současně známých těžitelných zásob lithia by bylo možné vyprodukovat zhruba miliardu akumulátorů o kapacitě 40kWh.
Jak získat lithium? Z mořské vody a recyklací
V této souvislosti je dobré se zamyslet nad tím co vlastně znamenají „známé a těžitelné“ zásoby. Zatím se totiž lithia spotřebovávalo poměrně malé množství a tak se pochopitelně nikdo nezabýval inventurou zásob. Většina potřeby je kryta dovozem z Chile.
Je vysoce pravděpodobné, že zvýšený zájem o lithium a jeho vyšší cena povede k nalezení mnoha nových ložisek respektive možností jak lithium získávat. Tento jev je možné pozorovat třeba u ropy nebo zemního plynu. Zvýšený zájem o tyto suroviny vede k objevování a těžbě dalších a dalších ložisek. Největším a nejpřístupnějším zdrojem lithia je mořská voda. Japonci na to už před časem vyvinuli použitelnou metodu.
Jižní Korea v nedávně době ohlásila, že chce získávat lithium z mořské vody, protože by jim to přineslo určitou nezávislost a cenovou stabilitu.
Dalším vydatným zdrojem může být recyklace. To dnes funguje velmi pěkně u olověných akumulátorů a není důvod se domnívat, že by to nešlo u lithiových. Ty se totiž stejně musí po skončení životnosti nějak bezpečně likvidovat.
Co když budou zásoby lithia vyčerpány?
Pokud by přece jen hrozil nedostatek, pak je teoreticky možné sáhnout po nějakém dalším prvku v periodické soustavě; nebude sice tak vhodný jako lithium, nicméně při trošce štěstí poslouží také. Například produkce hořčíku převyšuje produkci lithia skoro o dva řády. Hořčík je čtvrtým nejhojnějším prvkem na Zemi, v zemské kůře je na 8. místě, takže jeho nedostatek opravdu nehrozí.
V případě materiálů pro akumulátory jsem tedy optimista a domnívám se, že to rozvoj elektromobility nebo domácího skladování elektřiny z fotovoltaických panelů (pokud k němu někdy dojde) rozhodně nezabrzdí. Příště si ukážeme jak to vypadá s prvky vzácných zemin, o kterých se také začíná v poslední době mluvit jako o strategickém materiálu.
