• Blog
  • Ekologická stopa baterii

Ekologická stopa baterii

Zveřejněno 20. 04. 2020 | Autor Eva Almasiova

Dopady na životní prostředí v případě využívání obnovitelných zdrojů energie jsou výrazně nižší, pokud je porovnáváme s fosilními palivy. Skutečnost, že však mohou kdykoliv, prakticky bez varování, změnit svůj výkon, stál dlouho v cestě jejich masovějšímu využití. Energetická úložiště sice pomáhají tento problém řešit, otázkou ale zůstává, za jakou cenu…

A zatímco environmentální stopa zdrojů energie je předmětem mnoha výzkumů a je dobře zmapovaná, energetickým úložištím se v tomto směru věnovalo jen málo pozornosti. Pokud jsou pro rozšíření OZE klíčovou technologií, je otázkou, zda by se jejich ekologické stopy neměly sčítat. Budou OZE i po započítání ekologické stopy baterií schopné konkurovat fosilním palivům s technologií zachytávání uhlíku? Pojďme to zjistit!

Co o nich víme?

Baterie byly v posledních letech předmětem několika studií především ve spojení s elektromobily. Díky tomu máme dobře zmapovanou problematiku surovin, především lithia a kobaltu. Drtivá většina lithia pochází z Austrálie, USA, Číny a z Latinské Ameriky. A právě až polovina známých světových zásob se nachází právě v Latinské Americe, na jednom z nejsušších míst v oblasti pouště Atacama. Na získání jediné tuny lithia se zde spotřebuje asi 1,5 milionu litrů vody. A i když existují šetrnější způsoby těžby, tomu současnému zatím bohužel nedokáží cenově konkurovat. V dalších oblastech má těžba taktéž dopad na vodu – v Číně dochází k pravidelnému zamořování řek a v USA našli výzkumníci stopy lithia dokonce v rybách žijících až 240 km po proudu od místa zpracování.

S kobaltem je situace ještě horší. Až 65 % světové produkce pochází z jediné země – Demokratické republiky Kongo. Těžba tu často probíhá s využitím jednoduchých nástrojů a bez ochranných pomůcek, v některých případech dokonce holýma rukama. Samozřejmostí je bohužel také dětská práce. Ani nikl, další kov důležitý pro baterie, nemá v dopadech na životní prostředí příliš dobrou pověst.

Výrobci baterií si tyto problémy uvědomují, ale kvůli zmiňované koncentraci surovin na pár místech na světe mají bohužel svázané ruce. Mnohým se však podařilo výrazně snížit podíl kobaltu nebo emisí z výroby. Švédský IVL minulý rok vydal zprávu, podle které se emise za poslední dva roky snížily přibližně na polovinu a pohybují se v rozmezí 59-119 kg CO₂ na kWh kapacity baterie. Nižší hranice uvádí emise z těžby a přepravy surovin a předpokládá, že na výrobu byla použitá pouze energie z OZE. Vyšší hodnota naopak kalkuluje s využitím energie výhradně z fosilních paliv. Střední hodnota je tak 89 kg CO₂ na kWh kapacity baterie.

Uhlíková stopa životního cyklu

Tato hodnota nám ale nestačí. Na porovnání a případně přičítání k uhlíkové stopě OZE potřebujeme zjistit také uhlíkovou stopu životního cyklu baterie. Naštěstí pro nás, Robert Rapier vypracoval ve svém článku pro Forbes podrobný výpočet uhlíkové stopy životního cyklu známé a v současnosti největší baterie Hornsdale Power Reserve v Austrálii, vybudované společností Tesla. Při našem výpočtu budeme vycházet právě z toho jeho. Místy to může vypadat relativně složitě, a pokud vás nezajímají detaily výpočtu, můžete v klidu přeskočit k výsledku.

Výpočet
Robert Rapier vycházel zejména z údajů Kategorizace ekologické stopy výrobků (PEFCR), které udávají energetickou efektivitu li-ion baterií na úrovni 96 % (4 % energie se ztratí během nabíjení a vybíjení), a jejich životnost na přibližně 400 cyklů nabití. Po 400 cyklech kapacita baterie klesne pod akceptovatelnou úroveň definovanou jako 60 %. Průměrná hodnota kapacity pro výpočet je tak 80 % z původní.

Je však třeba zdůraznit, že hodnota 400 cyklů je výrazně podhodnocená, což potvrdila i zpětná vazba od odborníků z praxe. Jedna z oslovených firem dokonce Rapierovi odepsala, že jejich baterie mají garantovaných minimálně 3 000 cyklů. Tesla, která stojí za Hornsdale Power Reserve si nedávno nechala patentovat baterii, jejíž životnost by měla snadno přesáhnout 4 000 cyklů. My však budeme vycházet z hodnoty baterií, které už Tesla vyrábí, konkrétně z hodnoty 1 500 cyklů, o které mluví i Elon Musk v případě akumulátorů v Modelu 3.

Australská baterie slouží na uskladnění energie z větrné elektrárny Hornsdale a má výkon 100 MW a kapacitu 129 MWh, což znamená: 129 MWh x 0,8 (80%) x 1500 (cyklů) = 154 800 MWh. Tato hodnota je energie, kterou z baterie dostaneme a představuje 96 % energie, kterou ji nabijeme. Během jejího životního cyklu tak budeme potřebovat na její nabití 161 250 MWh energie. V případě větrné energie je uhlíková stopa podle IPCC 11 g CO₂ na kWh, tedy 11 kg CO₂ na MWh.

11 x 161 250 = 1 773 750 kg CO₂

K této hodnotě musíme přičíst také uhlíkovou stopu při výrobě baterie. Při kapacitě 129 MWh a hodnotě 89 kg CO₂ na kWh je to 11 481 000 kg CO₂. Výsledná hodnota je tedy 13 254 750 kg CO₂. Abychom však dostali hodnotu srovnatelnou s ostatními uhlíkovými stopami z minulého článku, musíme těchto 13 milionů kg ještě vydělit 161 250 MWh elektřiny (veškerá energie spotřebovaná na nabití).

VÝSLEDEK:
Uhlíková stopa energie vyrobené ve větrné elektrárně a uskladněné v baterii je 82,2 g CO₂ na kWh. Pro fotovoltaické panely by se tato hodnota pohybovala kolem 116 g CO₂ na kWh. Obě jsou výrazně nižší než v případě uhlí a plynu s technologií zachytávání uhlíku (220 resp. 170 g CO₂ na kWh).

Druhý život

Mnohé baterie je možné bezpečně využívat i poté, co klesne jejich kapacita pod tzv. akceptovatelnou úroveň (stanovenou jako 60 % z původní kapacity), a ani z ekonomického hlediska nedává smysl je hned měnit za nové. Právě naopak. V souvislosti s bateriovými energetickými úložišti se často hovoří o využití starých baterií z elektromobilů, u kterých představuje klesající kapacita reálný problém kvůli snižujícímu se dojezdu. Životnost takové baterie se dokáže prodloužit až o třetinu a náklady na kWh snížit na polovinu – přibližně 150 dolarů. Kromě ceny se druhým životem baterie sníží také její uhlíková stopa. Podle londýnské výzkumné a konzultační firmy Circular Energy Storage se takto využije až tři čtvrtiny všech baterií z elektromobilů.

Pokud už baterie nebudou vhodné ani pro potřeby skladování energie, přichází čas na jejich recyklaci. Velkých baterií, které už dosáhly tohoto stádia, je však stále velmi málo, takže se jen těžko určují dopady jejich recyklace. I s ohledem na negativní vlivy těžby potřebných surovin však můžeme očekávat, že jejich recyklace bude výrazně přívětivější jak k přírodě, tak k lidem. Všeobecně také platí, že uhlíková stopa recyklace je menší, než v případě těžby nových surovin. S rostoucím podílem recyklovaných surovin při výrobě nových baterií, stejně jako s rostoucím podílem OZE v energetickém mixu, tak bude ekologická stopa baterií nadále klesat.

A to je velmi dobrá zpráva, protože zelenější a distribuovaná energie je i naším cílem ve FUERGY. Zajímají vás informace a novinky z této oblasti? Určitě nás sledujte dál! Ať už na sociálních sítích nebo prostřednictvím newsletteru s novinkami a zajímavostmi.

We are living in the future of energy. Are you?

Tags

Nepřehlédněte

  • Zprovoznili jsme největší bateriové úložiště na Slovensku! První smart bateriové řešení brAIn s kapacitou 432 kWh je oficiálně v provozu a předvádí výborné výsledky. A to i ve chvílích, kdy se umělá inteligenc… Více
  • Jak vidí budoucnost energetiky nový obchodní ředitel FUERGY - Miroslav Struž? Jaké změny v energetice můžeme v nejbližší době čekat? A v čem vlastně spočívá její decentralizace? I to jsou témata, o kterých jsme si povídali s obc… Více
  • Na ECO ENERGY TOUR s Thomasem Puskailerem učíme studenty šetřit energii Víte, jak vzniká elektrická energie? Jak jí můžete šetřit a proč byste to vlastně měli dělat? A víte, které spotřebiče mají největší spotřebu? Více

Osobní údaje

FUERGY model

Neplánuji využívat fotovoltaické panely
Plánuji koupi fotovoltaických panelů
Už využívám fotovoltaické panely
Už mám elektromobil
Plánuji koupi elektromobilu
Neplánuji koupi elektromobilu
Souhlasím se zpracováním osobních údajů a přijímám Zásady ochrany soukromí

Děkujeme za vyplnění vašich údajů. Co nejdříve se vám ozveme.

Kontaktuje nás

Souhlasím se zpracováním osobních údajů a přijímám Zásady ochrany soukromí

Děkujeme za vyplnění vašich údajů. Co nejdříve se vám ozveme.

Kontaktuje nás

Souhlasím se zpracováním osobních údajů a přijímám Zásady ochrany soukromí

Děkujeme za vyplnění vašich údajů. Co nejdříve se vám ozveme.