Je prechod od spaľovacích motorov ku elektromobilite skutočne prechodom od energetického systému náročného na palivo k energetickému systému náročnému na materiál?. V nadchádzajúcich desaťročiach vyrazia na cesty stovky miliónov vozidiel, ktoré budú mať v sebe obrovské batérie. A každá z týchto batérií bude obsahovať desiatky kilogramov materiálov, ktoré sa ešte musia vyťažiť.
S rastúcim rozšírením elektrických vozidiel bude naďalej rásť dopyt po špeciálnych surovinách pre vozidlá a najmä po batériách. Všetky prognózy naznačujú, že lítium-iónové batérie budú štandardným riešením pre elektromobily v priebehu nasledujúcich desiatich rokov, a tak hlavnými potrebnými látkami budú chemické prvky grafit, kobalt, lítium, mangán a nikel.
Napriek vývoju batériových buniek sa podľa odhadov Fraunhoferovho inštitútu pre výskum systémov a inovácií (ISI) pravdepodobne počas tohto obdobia hmotnostný podiel lítia v každej bunke okolo 72 g/kg výrazne nezníži. Podiel kobaltu by však mohol výrazne klesnúť z 200 g/kg hmotnosti buniek na približne 60 g/kg.
Dopyt po primárnych surovinách na výrobu automobilových batérií by preto do roku 2030 mal predstavovať 250 000 až 450 000 t lítia, 250 000 až 420 000 t kobaltu a 1,3 až 2,4 milióna t niklu.
Hodnotenie ložísk surovín
Pri posudzovaní ložísk surovín je potrebné vziať do úvahy dve rozdielne čísla: na jednej strane zdroje všeobecne dostupné na planéte a na druhej strane ložiská, ktoré možno nákladovo efektívne vyťažiť pomocou dnešnej technológie pri súčasnej trhové ceny.
Vedci potvrdili, že surovín je k dispozícii dostatok. Vo väčšine prípadov celkové vklady výrazne prevýšia predpokladaný dopyt, aj keby sa súčasne zvýšilo množstvo potrebných surovín v dôsledku vyššieho dopytu v iných oblastiach.
Viaceré štúdie však naznačujú, že dočasný nedostatok alebo zvýšenie cien jednotlivých surovín je určite možné, napríklad ak je potrebné otvoriť nové výrobné závody, ak je dopyt príliš veľký alebo ak sú problémy s vývozom z krajín produkujúcich výrobky.
Situácia sa medzi rôznymi kovmi značne líši, ako ukazuje hĺbková analýza a hodnotenie Nemeckej agentúry pre minerálne zdroje (Dera), ktorá je podrobnejšie popísaná v nasledujúcom texte pre päť chemických prvkov.
Grafit
Grafit sa používa ako anódový materiál v lítium-iónových batériách. Má najvyšší objemový podiel zo všetkých batériových surovín a predstavuje tiež významné percento nákladov na výrobu článkov. Čína hrá dominantnú úlohu v takmer celom dodávateľskom reťazci už niekoľko rokov a vyrába takmer 50 % svetového syntetického grafitu a 70 % vločkového grafitu, ktorý si pred použitím v batériách vyžaduje predbežnú úpravu. V posledných rokoch dochádza k čoraz väčšiemu prieskumu, najmä v Afrike. Nové ťažobné miesta v Mozambiku, Tanzánii a na Madagaskare by mohli zmierniť tlak na vysoko koncentrovaný svetový trh. Riziká spojené so spracovaním lupienkového grafitu však predstavujú problém aj pre bezpečnosť dodávok, pretože toto sa spolu s výrobou anód takmer výlučne uskutočňuje v Číne. V súčasnosti prebieha výskum nových anódových materiálov, ktoré, ak by sa mohli použili v sériovo vyrábaných batériách namiesto grafitu.
Kobalt
Rovnako ako nikel a mangán, kobalt je potrebný pre katódy batérií. V súčasnosti predstavuje najväčšie obstarávacie riziká zo všetkých batériových surovín. Dôvodom je najmä očakávaný dynamický rast dopytu a z toho vyplývajúce potenciálne úzke miesta v ponuke. Na základe súčasných scenárov by sa dopyt po kobalte pre elektrické vozidlá mohol do roku 2030 zvýšiť až na 315 000 t, čo je 20-násobok súčasného množstva. Pokračujúci vývoj katód s nízkym obsahom kobaltu alebo dokonca bezkobaltových katód by mohol viesť k značnému zníženiu celkového dopytu. Úloha nestabilnej Konžskej demokratickej republiky, ktorá je zďaleka najväčším producentom, predstavuje veľké bezpečnostné riziká pre strategické plánovanie. Krajina dominuje svetovému trhu už viac ako desať rokov so súčasným trhovým podielom 69 % .
Lítium
Keďže trh s lítiom je relatívne malý, očakávaný nárast dopytu je v porovnaní so súčasnou úrovňou výroby obzvlášť vysoký. Ponuka sa musí do roku 2026 strojnásobiť, aby sa pokryl budúci dopyt. Ťažba lítia je v súčasnosti obmedzená na Austráliu, Čile a Argentínu a na niekoľko spoločností, pričom len štyri podniky kontrolujú takmer 60 % svetovej produkcie. Významné ložiská sa však nachádzajú aj v iných krajinách, , ako je Kanada, Mexiko a Bolívia, kde sa realizujú veľké ťažobné projekty. Európa má tiež významný potenciál. Odhaduje, že súčasné známe zásoby kovu – 21 miliónov ton, sú podľa US Geological Survey, dostatočné na to aby zabezpečili dostatočnú ponuku na viac ako 30 rokov pri súčasných cenách a súčasných technologických a regulačných požiadavkách. V prípade väčšiny materiálov, ak dopyt stúpne, nakoniec sa zvýšia aj zásoby, ktoré sú dnes ťažko dostupné a je ekonomicky nevýhodné ich dnes ťažiť.
Mangán
Batériové aplikácie tvoria len malú časť trhu s mangánom. Hlavným odberateľom mangánu je oceliarsky priemysel, ktorý využíva približne 90 % celosvetovej ponuky. V súčasnosti sa v lítium-iónových batériách používa iba približne 0,2 % mangánu vyťaženého na celom svete. V budúcnosti sa toto číslo zvýši len na približne 1 %.
Nikel
Celosvetový dopyt po nikle na výrobu lítium-iónových batérií bol v roku 2019 viac ako 150 000 t. To predstavuje menej ako 5 % objemu svetového trhu primárneho niklu. Do roku 2025 by sa dopyt v sektore elektrických vozidiel mohol zvýšiť na približne 500 000 t ročne, čo by bolo ekvivalentom 15 % celkového globálneho trhu. Na zvýšenie energetickej hustoty lítium-iónových batérií sa v článkoch používa oveľa väčší podiel niklu. To znamená, že dopyt porastie neúmerne k zvýšeniu výroby batérií. Trh je vo veľkej miere závislý od dodávok primárneho niklu z juhovýchodnej Ázie a najmä z Indonézie, ktorá je zďaleka najväčšou krajinou ťažby niklu. V roku 2020 Indonézia zakázala vývoz niklovej rudy, aby zabezpečila, že veľké časti hodnotového reťazca zostanú v krajine. Po Číne je teraz druhým najväčším svetovým producentom niklu, ale iba niklu triedy II (čistota menej ako 99 %). V Indonézii prebieha množstvo projektov s cieľom vyrábať kvalitnejšie niklové produkty na výrobu batérií.
Monitorovanie pôvodu surovín a ťažby
Je verejne známe, že najmä v kobaltových baniach sa zneužíva detská práca. Dôvod je najmä rozšírená obrovská chudoba v krajinách, kde sa ťaží a nedostatočné kontrolné mechanizmy. Na problém detskej práce pri ťažbe vzácnych kovov poukazujú viaceré mimovládne organizácie.
Producenti elektromobilov majú záujem o etickú výrobu a teda nechcú byť spájaní s detskou prácou. Z tohto dôvodu sa spájajú a vytvárajú prevenčné mechanizmy. Cieľom partnerstiev je úzka spolupráca výrobcov batérií s miestnymi aktérmi v krajine, vrátane vlády, vlastníkov baní, organizácií občianskej spoločnosti a samotných zamestnancov baní s cieľom vybudovať účinný systém boja proti detskej práci a riešiť nebezpečné pracovné podmienky.
Medzi lídrov tohto spoločného úsilia patria nemecké automobilky BMW a Volkswagen, výrobca batériových materiálov BASF a Trafigura.
Ďalší spôsob kontroly je využívať blockchainovú technológiu na trasovanie pôvodu komponentov a surovín, aby výrobcovia presne pochopili, odkiaľ pochádza kobalt a ďalšie materiály, ktoré sa používajú v batériách EV. Vďaka zachytávaniu údajov , batérie získajú digitálnu identitu na mieru. Technológie na trasovanie využívajú napríklad automobilky Ford, VW, Volvo a Tesla. Zainteresované strany môžu získať úplný prehľad o umiestnení batérie, stave, zdravotnom skóre a o tom, ktoré kovy by sa dali recyklovať na použitie v nových batériách.
Článok vznikol v spolupráci so SEVA, čoho je portál MôjElektromobil.sk súčasťou.
Seriál Mýty a fakty
- Kde si nabijem elektromobil, keď pôjdem na dovolenku do Chorvátska?
- Kde budeme nabíjať všetky tie elektromobily?
- Aký je reálny dojazd elektromobilov?
- Ako nabíjať elektromobil v meste a na sídlisku?
- Ako dlho sa vlastne nabíjajú elektromobily? Je to naozaj obmedzujúce?
- Sú elektromobily príliš drahé?
- Je elektromobil pre firmy dobrou investíciou?
- Elektromobil a pomoc s emisiami v mestách. Ako to vlastne je?
- Ticho ako prehliadaný prínos elektromobilov
- Elektromobil kvôli batériám nie je ekologický
- Batérie z elektromobilov sa nedajú poriadne recyklovať