Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii przyznano w tym roku za stworzenie i rozwój baterii litowo-jonowych. Takie akumulatory zrewolucjonizowały świat. Potentatem w produkcji baterii litowo-jonowych jest dziś Azja. Europa pozostaje daleko w tyle, choć wyjątkiem jest na jej tle Polska.
Tegoroczna Nagroda Nobla z chemii powędrowała do trójki naukowców, którzy niezależnie od siebie pracowali nad stworzeniem litowo-jonowego systemu zasilania, dzięki któremu powstały baterie bez jakich nie mogą się dziś obyć smartfony, tablety, laptopy czy samochody elektryczne oraz akumulatory paneli słonecznych i elektrowni wiatrowych. Stworzenie takich akumulatorów pozwoliło rozwinąć technologie bezprzewodowe, a także zmniejszyć użycie paliw kopalnych.
Laureatami zostali Amerykanin John B. Goodenough, Brytyjczyk M. Stanley Whittingham oraz Akira Yoshino. Urodzony w 1922 r. Goodenough został najstarszym laureatem Nagrody Nobla w historii. Jest bowiem o kilka tygodni starszy od ubiegłorocznego laureata w dziedzinie fizyki Amerykanina Arthura Ashkina.
Jak powstały baterie litowo-jonowe
Prace nad bateriami litowo-jonowymi rozpoczęły się w drugiej połowie lat 70. XX w., gdy świat zachodni zmagał się z kryzysem naftowym. Wzrosło wówczas zapotrzebowanie na źródła energii, które nie korzystają bezpośrednio z paliw kopalnych. To wtedy Stanley Whittingham odkrył właściwości dwusiarczku tytanu, który na poziomie molekularnym może gromadzić jony litu. Dzięki temu powstał materiał, który jest wyjątkowo bogaty w energię i nadaje się do stworzenia supernowoczesnych katod.
Natomiast John Goodenough kilka lat później zastąpił dwusiarczek tytanu tlenkiem kobaltu, co pozwoliło podwoić moc litowo-jonowej katody. Akiro Yoshino wpadł zaś w 1985 roku na to, aby zamiast litu reaktywnego, użyć opartego na węglu tzw. koksu naftowego. Tym samym stworzył on pierwszą baterię litowo-jonową, którą przez kolejne lata doskonalono. Tak powstał lekki, ale wydajny akumulator, który można bardzo łatwo ponownie ładować, a nie traci on przy tym swoich właściwości tak szybko jak inne baterie. Pierwsze litowo-jonowe bateria trafiły na rynek w 1991 r.
Azja górą w produkcji baterii
Dziś produkcja baterii litowo-jonowych jest kluczowa dla wielu branż, a przede wszystkim dla energetyki odnawialnej, niskoemisyjnej (lub w ogóle bezemisyjnej) motoryzacji oraz produkcji elektroniki i telekomunikacji. Bez tego typu akumulatorów trudniej być konkurencyjnym w produkcji samochodów elektrycznych, smartfonów czy laptopów. Tymczasem zdecydowana większość produkcji baterii litowo-jonowych zlokalizowana jest w Azji.
I sytuacja zapewne w najbliższym czasie się nie zmieni na korzyść innych regionów. Według analiz firmy Leclanché do 2020 r. aż 62 proc. światowej produkcji litowo-jonowych akumulatorów zlokalizowane będzie w Chinach (108 GWh), 22 proc. w USA (38 GWh), a 13 proc. w Korei Południowej (23 GWh). Europa, gdzie zlokalizowane jest tylko 3 proc. światowej produkcji, pozostaje daleko w tyle.
Ogromna większość owej europejskiej produkcji zlokalizowana jest w Polsce. Zakłady produkcyjne znajdują się także na Węgrzech. Jednak i tak większość tego typu polskich i węgierskich fabryk to południowokoreańskie inwestycje (np. LG Chem, SK Innovation, Foosung, Enchem czy KET). To także w większości raczej montownie niż zakłady z rozbudowanym działem badawczo-rozwojowym. Tymczasem Leclanché szacuje, że do 2025 r. zapotrzebowanie na baterie litowo-jonowe tylko w europejskiej branży motoryzacyjnej wzrośnie do 200 GWh rocznie. A to prawie dwukrotność obecnej produkcji chińskiej, czyli zdecydowanego rynkowego lidera.
Największa europejska fabryka baterii jest na Dolnym Śląsku
W I półroczu 2019 r. polska była liderem w UE pod względem eksportu baterii litowo-jonowych. Tylko południowokoreańskie spółki zainwestowały w 7 różnych projektów w Polsce ponad 7 mld złotych. W sumie mają one dać ponad 2,1 tys. nowych miejsc pracy.
Największa w Europie fabryka akumulatorów do samochodów elektrycznych działa w Biskupicach Podgórnych niedaleko Wrocławia. Kosztem 2 mld złotych powstał tam zakład, który zatrudnia ponad 700 osób i docelowo ma produkować nawet 100 tys. baterii rocznie.
LG Chem planuje już rozbudowę swojej fabryki kosztem kolejnych 4,5 mld złotych i (do 2021 r.) zatrudnienie nawet ponad 800 kolejnych osób. Wówczas moce produkcyjne wynieść mają nawet 1 mln baterii rocznie.
Polski rząd wspiera tę inwestycję. Przeznaczył już na nią 242,6 mln złotych grantu. To największe wsparcie dla inwestora prywatnego od 2007 r. W styczniu Komisja Europejska zatwierdziła kolejne polskie państwowe wsparcie dla LG Chem, które ma wynieść 36 mln euro.
W Biskupicach Podgórnych są produkowane baterie dla takich marek jak Daimler, Porsche, Volvo, Volkswagen, Audi, Renault i Jaguar. Głównie dla fabryk w Niemczech, o co zabiegał podczas ubiegłorocznej wizyty w Warszawie niemiecki minister gospodarki Peter Altmaier. Fabryki baterii oraz komponentów do nich nieprzypadkowo zlokalizowane są właśnie przy zachodniej granicy Polski – na Górnym oraz Dolnym Śląsku.
Będą kolejne fabryki w Polsce
W najbliższych 2 latach mają w Polsce powstać kolejne fabryki baterii litowo-jonowych, zwłaszcza tych dużych do samochodów elektrycznych. Enchem uruchomi w Biskupicach Podgórnych za 100 mln zł fabrykę, która na początku zatrudni 40 osób. W tym samym miasteczku południowokoreański koncern Nara Battery Engineering uruchomi za 22 mln złotych zakład produkcyjno-magazynowy. Foosung zaś w Kędzierzynie-Koźlu postawi za 368 mln złotych fabrykę, gdzie znajdzie pracę 130 osób.
Największy planowany projekt to jednak plan budowy w Dąbrowie Górniczej za 1 mld fabryki separatorów do baterii litowo-jonowych. Ma tam pracować przynajmniej 300 osób, a polski rząd przyznał już południowokoreańskiej spółce SK Innovations ulgi podatkowe oraz specjalne dotacje. „Fabryka separatorów do baterii to nie tylko stabilne i wysoko płatne miejsca pracy. To przede wszystkim transfer nowoczesnych technologii oraz wzrost wiedzy i umiejętności pracowników. Co ważne także uczniów i studentów śląskich szkół oraz uczelni, z którymi inwestor rozpocznie współpracę. Stawiamy na inwestorów, którzy wzmacniają nasz ekosystem gospodarczy o wysoko zaawansowane technologie” – mówi minister finansów, inwestycji i rozwoju Jerzy Kwieciński.
Natomiast w Godzikowicach pod Oławą na Dolnym Śląsku powstanie do 2020 r. największa w Europie fabryka elektrolitu jonowo-litowego, czyli ważnego elementu do produkcji baterii do samochodów elektrycznych. Inwestorem jest chiński koncern Zhangjiagang Guotai-Huarong New Chemical Materials, który przeznaczy na budowę zakładu 45 mln złotych. Fabryka będzie mogła produkować około 1 mln wkładów do baterii rocznie.
Plany polskiego rządu
Polski rząd zamierza sprawić, aby Polska stała się najważniejszym w Europie ogniwem w produkcji samochodów elektrycznych, jeśli chodzi o dostawy układów zasilających. Chodzi jednak nie tylko o samą produkcję, ale także o recykling zużytych baterii oraz odzyskiwanie tzw. rzadkich minerałów (np. litu, lantanu, iterbu, neodymu czy terbu). Większość złóż owych rzadkich metali znajduje się w Azji (a przede wszystkim w Chinach i Korei), co jest jedną z przyczyn azjatyckiej dominacji w tej branży.
Minister przedsiębiorczości i technologii Jadwiga Emilewicz podkreśla, że bardzo ważne jest rozwijanie pełnego łańcucha wartości w branży akumulatorów litowo-jonowych. „My staramy się być w tym łańcuchu wartości, bo Europa stara się wyprodukować swoje własne baterie, nie być uzależnioną tylko od koncernów koreańskich czy amerykańskiej Tesli. Mamy w tym obszarze dwie bardzo atrakcyjne firmy, które zgłosiły się do europejskiego konsorcjum bateryjnego – w zakresie recyklingu. Recykling bateryjny jest dziś bardzo ważny. W sytuacji, w której niewielkie złoża litu są w Portugalii, jego odzyskiwanie z baterii, a także innych metali ziem rzadkich, jest kluczowe. Nasze dwie firmy o najwyższej już dzisiaj doskonałości technologicznej w tym projekcie uczestniczą” – podkreśla minister.
Źródło: EurActiv.pl
