Οι μπαταρίες λιθίου και οι εξελίξεις αλλάζουν τις κοινωνίες και τις σύγχρονες Οικονομίες. Ευρεία εφαρμογή μπαταριών λιθίου έγινε στα κινητά τηλέφωνα που επεκτάθηκαν σε όλο τον πλανήτη, εν συνεχεία στα laptop και σε άλλες φορητές συσκευές, τελευταία και στα drones. Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα θα αποτελέσουν την μεγάλη αγορά που θα φέρει και ανατροπές με τον ανταγωνισμό, καθώς η βιομηχανία αυτοκινήτων εισέρχεται και στην παραγωγή των μπαταριών.
Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα επιτυγχάνουν εξοικονόμηση ενέργειας και μείωση των εκπομπών, ιδιαίτερα με υψηλή διείσδυση των ΑΠΕ στο ηλεκτρικό σύστημα. Φωτοβολταϊκά και αιολικά με μπαταρίες οδηγούν τα ηλεκτρικά συστήματα προς το μέλλον, χωρίς εκπομπές και με χαμηλότερο κόστος, ιδιαίτερα στα νησιά. Σημειώνεται ότι, τόσο στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα όσο και στις μπαταρίες του δικτύου, βασικό στοιχείο του εξοπλισμού είναι ο μετατροπέας αμφίδρομης λειτουργίας (bidirectional inverter) με λειτουργίες που ξεπερνούν κάθε προσδοκία. Αυτός ο inverter είναι μια ελληνική ιδέα που αναπτύχθηκε και εφαρμόσθηκε για πρώτη φορά το 1983 στην Κύθνο με μεγάλη επιτυχία. Η επιστημονική ονομασία που είχα δώσει ήταν “four-quadrant operation inverter” για αμφίδρομη λειτουργία με την μέγιστη ευελιξία, γιατί μέχρι τότε όλοι οι μετατροπείς λειτουργούσαν στα δύο τεταρτημόρια του κύκλου, προς μία κατεύθυνση.
Οι μπαταρίες λιθίου λόγω της αναμενόμενης μεγάλης αγοράς προσελκύουν το έντονο ενδιαφέρον της βιομηχανίας σε ένα ανταγωνιστικό περιβάλλον για την εξασφάλιση πρώτων υλών, αλλά και με προσπάθειες για την εξέλιξη της τεχνολογίας. Παρουσιάζουν μερικά ιδιαίτερα χαρακτηριστικά έναντι των άλλων τεχνολογιών αποθήκευσης, που τις κάνουν περιζήτητες και ανταγωνιστικές στην αγορά.
Κατ’ αρχήν έχουν το μικρότερο ειδικό βάρος kg/kWh αποθήκευσης, οπότε προσφέρονται για εφαρμογές στις κινητές συσκευές και στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα.
Έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής με υψηλό αριθμό φορτίσεων/εκφορτίσεων διατηρώντας την χωρητικότητα σε αποδεκτά όρια.
Έχουν υψηλότερο βαθμό απόδοσης στον πλήρη κύκλο (round-trip) φόρτιση/εκφόρτιση (DC to DC, πάνω από 90%).
Το μειονέκτημα είναι το υψηλό κόστος (πρώτες ύλες, ενέργεια κλπ), γι’ αυτό και απευθύνεται σε συγκεκριμένες εφαρμογές (τρέχουσες τιμές περί τα USD200/kWh πλέον το κόστος ηλεκτρονικών ισχύος, BMS/Battery Management System κλπ). Με την εξέλιξη της τεχνολογίας, κυρίως στην χημεία των μπαταριών και την ανάπτυξη της αγοράς οι χαμηλές τιμές αναμένονται περί το 2030, ενώ παράλληλα εντείνονται οι προσπάθειες για την ανακύκλωση και ανάκτηση των υλικών.
Υπάρχουν όμως και θέματα ασφαλούς λειτουργίας από ενδεχόμενη υπερθέρμανση σε κάποιο στοιχείο με αποτέλεσμα έκρηξη και φωτιά. Το BMS παρακολουθεί και ελέγχει για την καλή και ασφαλή λειτουργία στις απαιτήσεις φόρτισης/εκφόρτισης.
Καλές προοπτικές εμφανίζουν οι τεχνολογίες στερεού ηλεκτρολύτη (solid-state battery technology), ως ασφαλέστερη και πιο αποδοτική λύση. Προσφέρει διπλάσια χωρητικότητα (0,5kWh/kg έναντι 0,25kWh/kg των συμβατικών μπαταριών λιθίου), ενώ για την παραγωγή τους μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι ίδιες βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Γίνονται προσπάθειες για μείωση του κόστους και αναμένονται εφαρμογές στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα μετά το 2021.
Η ανάπτυξη της αγοράς του ηλεκτρικού αυτοκινήτου συνδέεται και με απαραίτητο δίκτυο σταθμών επαναφόρτισης. Η απλή λύση για αυτοκίνητα που κινούνται στο αστικό περιβάλλον είναι οι ρευματοδότες ΕΡ στα ιδιωτικά και δημόσια Garage/Parking για φόρτιση κατά την διάρκεια της νύκτας ή και ημέρας. Το πιο σημαντικό όμως είναι η ανάπτυξη δικτύου σταθμών ταχείας φόρτισης που θα καλύψει όλη τη χώρα, αυτοκινητόδρομους, αστικό περιβάλλον και νησιά. Οι τάσεις που επικρατούν είναι η αύξηση της εμβέλειας με την αύξηση της χωρητικότητας των μπαταριών, οπότε απαιτείται μεγάλη ισχύς και ικανός χρόνος φόρτισης. Εμφανίζεται όμως και το «άγχος της αυτάρκειας» στους οδηγούς ώσπου να βρεθεί σταθμός ταχείας φόρτισης, οπότε χρειάζεται και η σχετική εφαρμογή πληροφόρησης για τον πλησιέστερο σταθμό.
Οι σταθμοί ταχείας φόρτισης (ισχύος περί τα 50kW έως 475kW με DC) χρειάζονται μικρούς χρόνους φόρτισης, επιδιώκοντας παραπλήσιους χρόνους αυτών για πλήρωση με υγρά καύσιμα, πχ με ισχύ 350kW χρειάζονται 5 λεπτά φόρτισης για αυτάρκεια 150km. Η μεγάλη ισχύς για μία ή περισσότερες θέσεις ταχείας φόρτισης θα απαιτήσει νέες γραμμές και υποσταθμούς μαζί με ανορθωτές κλπ, που απαιτούν υψηλές δαπάνες επένδυσης. Αναμφισβήτητα, αυτό θα αποτελέσει μια νέα επιχειρηματική δραστηριότητα προσφοράς υπηρεσιών και εμπορίας ηλεκτρικής ενέργειας, όπου οι σημερινοί σταθμοί υγρών καυσίμων μπορούν να τις συμπεριλάβουν.
Η Κίνα και η Νορβηγία κινούνται με υψηλούς ρυθμούς διείσδυσης χάρις σε οικονομικά κίνητρα, αλλά για τις περισσότερες χώρες η μετάβαση στην εποχή του ηλεκτρικού αυτοκινήτου είναι μια μακρά διαδικασία όπου απαιτείται ο κατάλληλος προγραμματισμός για την δημιουργία των αναγκαίων υποδομών. Η Ελλάς πρέπει να ενταχθεί στο Ευρωπαϊκό δίκτυο σταθμών φόρτισης, ανεξάρτητα από τον ρυθμό διείσδυσης του ηλεκτρικού αυτοκινήτου στη χώρα, η οποία ενδεχομένως να καθυστερήσει. Ένα αξιόλογο ποσοστό τουριστών έρχεται στην Ελλάδα με το αυτοκίνητο και αναμένεται αυτό να αυξηθεί λόγω του χαμηλού κόστους κίνησης που προσφέρει το ηλεκτρικό αυτοκίνητο. Επομένως, προαπαιτούμενο είναι ένα δίκτυο σταθμών φόρτισης στην ηπειρωτική χώρα και στα νησιά για να επιλέξουν την Ελλάδα, διαφορετικά θα στραφούν σε άλλες χώρες.
Η Ελλάς μπορεί να χρησιμοποιήσει την καλύτερη Ευρωπαϊκή πρακτική και να καθιερώσει ένα λειτουργικό θεσμικό πλαίσιο για σταθμούς ταχείας φόρτισης που θα εξασφαλίζει διαφάνεια και ανταγωνισμό. Είναι αναγκαίες οι εξειδικευμένες μελέτες για ένα ικανοποιητικό δίκτυο σταθμών ταχείας φόρτισης σε πρώτη φάση, το οποίο θα επεκτείνεται με την ανάπτυξη της αγοράς. Στην πρώτη φάση καθίσταται αναγκαία η δημόσια οικονομική υποστήριξη για ένα καλό ξεκίνημα έως ότου λειτουργήσουν οι δυνάμεις της αγοράς.
Μια άλλη ενδιαφέρουσα παράμετρος είναι η αύξηση της διείσδυσης των ΑΠΕ στο ηλεκτρικό σύστημα που πρέπει να ξεπεράσει το 50%, ιδιαίτερα στα νησιά με συστήματα μπαταριών λιθίου, ώστε να περιορίζονται οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, που αποτελεί και στόχο του ηλεκτρικού αυτοκινήτου. Είναι και μια ευκαιρία να προβάλλεται και να επιλέγεται η χρήση της ενέργειας από ΑΠΕ.
Όσο θα αυξάνεται ο στόλος των ηλεκτρικών αυτοκινήτων αυξάνονται και οι προκλήσεις για την χρήση των μπαταριών των αυτοκινήτων για τις ανάγκες του δικτύου ως “virtual battery” με τις εφαρμογές των ICT, που θα εξασφαλίζουν και την καλύτερη διαχείριση της ηλιακής και αιολικής ενέργειας.
Αυτά όλα θα οδηγήσουν σε ένα καλύτερο μέλλον και στα πλαίσια ενός μακροχρόνιου ενεργειακού σχεδιασμού για βιώσιμη ανάπτυξη, είναι ανάγκη από τώρα να αξιοποιηθεί η νέα γενιά με τις γνώσεις και τα εφόδια για τη νέα εποχή, ώστε να συντονισθεί και να συνεργασθεί η χώρα με την λοιπή Ευρώπη.
*Ο κ. Γιάννης Χατζηβασιλειάδης είναι Πρόεδρος του Ινστιτούτου Ενέργειας ΝΑ Ευρώπης (ΙΕΝΕ).
