Натрий станет следующим металлом энергоперехода

Развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ), не способных поддерживать постоянную мощность, ставит перед мировой энергетикой серьезную задачу по созданию накопителей энергии. Дополнительный стимул для развития аккумуляторных систем исходит и от повсеместного внедрения электротранспорта, а также электроники, чувствительной к перепадам напряжения.

Не литием единым

Стоит отметить, что работы по сохранению энергии ведутся достаточно активно и включают даже создание механических накопителей, но пока на рынке доминируют литий-ионные (Li-ion) технологии. Их применение оказалось наиболее удобным в транспортной отрасли, так как они могут обеспечивать хорошую мощность и быструю зарядку батареи.

Однако у лития много недостатков: дороговизна, пожароопасность и узкий температурный режим. Сейчас подвинуть литий с пьедестала готовы другие разработки, в частности натриево-ионные (Na-ion). Первоначально их стали разрабатывать в то же время, что Li-ion, но технологию забросили после побед лития. Тем не менее в 2024 году в мире произошел скачок по созданию и внедрению систем сохранения энергии на основе Na-ion аккумуляторов. В США началось серийное производство натриевых батарей, в КНР было запущено целое хранилище на 10 МВт*ч, состоящее из Na-ion аккумуляторов. Разработчики Южной Кореи весной 2024 года сообщали, что им удалось добиться 100% заряда Na-ion батареи всего за несколько минут. Впрочем, массового внедрения этот тип аккумуляторов не получил.

Na-ion не боится мороза

Стоит отметить, что особый интерес технология Na-ion представляет для России и других северных странах, в которых эксплуатация литий-ионных аккумуляторов сопряжена с объективными сложностями, а именно значительной потерей заряда из-за низких температур.

В России представили первые источники бесперебойного питания на натриевых аккумуляторах Na+. Это сделала компания Ippon, которая разработала и привезла в РФ линейку источников бесперебойного питания (ИБП) на Na-ion аккумуляторах. В нее вошли 13 моделей однофазных устройств с двойным преобразованием напряжения. Они применяются для защиты сетевого оборудования, электроники, медицинских приборов.

Натрий-ионная технология позволяет сделать работу ИБП в России более надежной, поскольку их температурный диапазон, при котором они нормально функционируют, от -40°C до +50°C с сохранением емкости до 80%. Напомним, что литий-ионные батареи быстро разряжаются при снижении температуры по Цельсию ниже нулевой отметки. Немаловажен и тот факт, что натриевые аккумуляторы не подвержены возгоранию (тепловому пробою), поэтому они более безопасны в эксплуатации.

Кроме того, в отличие от свинцово-кислотных батарей, Na-ion аккумуляторы не содержат тяжелых металлов и агрессивных кислот. Более того, они выдерживают до 2000 циклов глубокого разряда, в то время как свинцово-кислотные батареи рассчитаны всего на 300-500 циклов при 50% разряда.

«ИБП компании Ippon серии Na+ поддерживают быстрое восстановление заряда: до 90% емкости менее чем за час. За счет долговечности натриевых батарей компании могут значительно снизить затраты на эксплуатацию и обслуживание оборудования. Дополнительно сокращаются расходы на хранение и техническое обслуживание, поскольку аккумуляторы Na-ion не требуют регулярной подзарядки и могут оставаться на складе без деградации до 12 месяцев»,

— рассказал генеральный менеджер Ippon Михаил Вазисов.

По его словам, аккумуляторы Na-ion активно применяются в малых транспортных средствах, поскольку их емкость все же меньше, чем у лития, кроме того, их используют для накопления энергии от ВИЭ, в частности на солнечных электростанциях. Они могут эксплуатировать в северных регионах, причем на площадках без подогрева, уточнил Вазисов.

Технология глубокого разряда

Представитель Ippon обратил внимание:

«Свинец при полной разрядке вообще не зарядится, литий будет заряжаться, но с серьезной деградацией. Натрий заряжается без деградации. Срок службы натриевой батареи 10 лет и выше, при этом свинцовая батарея выходит из строя за 2 года. При низких температурах натриевые батареи показывают себя лучше всего, их можно заряжать и разряжать, свойства аккумулятора от этого не поменяются. Кроме того, безопасность сохраняется даже при проколах ячеек с натрием»,

— рассказал Вазисов.

Натрия на земле много

Он отметил, что запасов Na на нашей планете много, что потенциально может привести к удешевлению продукта и к меньшей зависимости от ограниченности запасов.

Стоит подчеркнуть, что натрий-ионные технологии — это серьезная перспектива для диверсификации технологий хранения энергии, а также снижения зависимости от дорогого и вредного для экологии производства редких элементов. При улучшении характеристик Na-ion (повышение мощности и снижение времени зарядки) они могут стать идеальным решением для стационарных хранилищ энергии, бюджетных транспортных средств, а также аккумуляторных систем в северных регионах.

Екатерина Дейнего