Akumulatory sodowo-jonowe szansą na bardziej zrównoważoną logistykę?

W świecie dążącym do zrównoważonego rozwoju i zeroemisyjności opracowywane technologie, takie jak akumulatory sodowo-jonowe, mogłyby odmienić sposób magazynowania i wykorzystywania energii.

W miarę, jak rośnie zapotrzebowanie na magazynowanie energii wraz z obawami o dostępność surowców do produkcji tradycyjnych akumulatorów, warto przeanalizować potencjalne korzyści, ale i wyzwania, z jakimi wiązałoby się zastosowanie akumulatorów sodowo-jonowych w różnych dziedzinach gospodarki, a szczególnie w logistyce. 

Czym są akumulatory sodowo-jonowe?

Akumulatory sodowo-jonowe to urządzenia do magazynowania energii, w których jako nośniki ładunku wykorzystywane są jony sodu. Podobnie do akumulatorów litowo-jonowych znajdujących szerokie zastosowanie w różnego rodzaju urządzeniach i pojazdach elektrycznych, akumulatory sodowo-jonowe służą do magazynowania i uwalniania energii elektrycznej w sposób kontrolowany.

Akumulatory sodowo-jonowe to obiecujące rozwiązanie ze względu na dużą pojemność i dostępność wykorzystywanych surowców. Jednak na razie technologia ich wytwarzania jest na wczesnym etapie. Naukowcy muszą pokonać jeszcze szereg wyzwań technicznych, zanim ten rodzaj akumulatorów osiągnie gotowość do wdrożenia.

Wady i zalety akumulatorów sodowo-jonowych

Zarówno lit, jak i sód to metale alkaliczne z tej samej grupy w układzie okresowym pierwiastków. Główną zaletą akumulatorów sodowo-jonowych jest wykorzystywany w nich surowiec, sód – jeden z głównych pierwiastków tworzących skorupę ziemską. Ze względu na dostępne zasoby jest on znacznie tańszy od litu. 

Jak zauważa Casey Crownhart w artykule opublikowanym w MIT Technology Review: „sód, w odróżnieniu od litu, można pozyskiwać z powszechnie występującego minerału, jakim jest sól. Z uwagi na dużą dostępność tego surowca i jego niską cenę istnieją szansę, że gdy ruszy produkcja akumulatorów sodowo-jonowych na większą skalę, będą one znacznie tańsze od ich litowych odpowiedników”.

Ponadto akumulatory sodowo-jonowe oferują większą pojemność, co czyni je bardziej odpowiednimi rozwiązaniami w miejscach, gdzie wymagane są duże ilości energii.

Jednak pomimo wielu zalet, z akumulatorami sodowo-jonowymi wiąże się ciągle szereg wyzwań technicznych, które należy rozwiązać, zanim możliwe będzie pełne wdrożenie w przemyśle tego rodzaju urządzeń. Jednym z nich jest tendencja do tworzenia tzw. dendrytów (włókien przypominających igłę) podczas ładowania i rozładowywania, które mogą powodować zwarcie elektryczne w akumulatorze, a tym samym obniżać jego żywotność. Akumulatory wykorzystujące sód to technologia obiecująca, jednak wymaga ona jeszcze badań i testów, zanim będzie mogła konkurować z dojrzałymi technologicznie, popularnymi na rynku akumulatorami litowo-jonowymi,

Jak działają akumulatory sodowo-jonowe?

Akumulatory sodowo-jonowe jak wszystkie akumulatory wytwarzają napięcie elektryczne w wyniku odwracalnych reakcji chemicznych. Poszczególne modele mogą różnić się detalami projektowymi, jednak ich podstawowe działanie jest takie samo:

• Cele i elektrody. Akumulator sodowo-jodowy składa się z dwóch elektrod – anody i katody – które znajdują się zanurzone w elektrolicie, czyli substancji umożliwiającej przepływ jonów sodu między elektrodami. Na anodzie zachodzi reakcja utleniania, a na katodzie – reakcja redukcji.
• Ładowanie. Podczas ładowania akumulator podłączony jest do źródła prądu. Jony sodu przepływają wówczas za pomocą elektrolitu od anody do katody. Na katodzie gromadzi się energia w wyniku przechwytywania jonów lub związków zawierających w swojej strukturze sód.
• Rozładowywanie. W momencie rozładowywania zachodzi reakcja odwrotna. Jony sodu przepływają z katody do anody, uwalniając w trakcie tego procesu elektrony. Elektrony mogą być przechwycone przez układ zewnętrzny i wykorzystane do ładowania urządzeń elektrycznych.
• Wytwarzanie napięcia. Prąd elektryczny płynie od anody do katody poprzez układ zewnętrzny, dostarczając energię podłączonym do akumulatora urządzeniom. Jony sodu przepływają elektrolitem między elektrodami, podtrzymując reakcję chemiczną.
• Cykl ładowania/rozładowywania. Akumulatory sodowo-jonowe można wielokrotnie ładować i rozładowywać. Żywotność akumulatora zmniejsza się wraz z liczbą wykonanych cykli. Ważne jest zapewnienie optymalnych warunków pracy urządzenia, aby jak najdłużej zachować jego maksymalną wydajność.

Wydajność, żywotność i inne parametry mogą różnić się w zależności od rodzaju elektrod i elektrolitu.

Zastosowania akumulatorów sodowo-jonowych w logistyce 

Ze względu na możliwość wydajnego magazynowania energii akumulatory sodowo-jonowe mogą znaleźć liczne zastosowania w logistyce. Oto niektóre z nich:

• Magazynowanie energii w obiektach logistycznych. Akumulatory sodowo-jonowe mogłyby magazynować energię w okresach niskiego popytu i uwalniać ją w momentach szczytów zamówień, obniżając w ten sposób koszty energii elektrycznej i zwiększając wydajność energetyczną.
• Pojazdy elektryczne. Akumulatory sodowo-jonowe mogłyby znaleźć zastosowanie w pojazdach elektrycznych, zarówno w ciężarówkach, jak i w wózkach widłowych i innych urządzeniach transportu bliskiego, zwiększając ich zasięg w porównaniu do możliwości oferowanych przez akumulatory litowo-jonowe.
• System zasilania awaryjnego. Stanowi źródło energii w przypadku zakłóceń dostaw, pozwalając uniknąć zatrzymania działalności logistycznej. 
• Inteligentne stacje ładujące. Akumulatory sodowo-jonowe będą mogły być montowane w stacjach ładujących pojazdów elektrycznych jako stabilne i zrównoważone źródło energii.

Bardziej zrównoważona logistyka

Akumulatory sodowo-jonowe mogą odegrać kluczową rolę w optymalizacji operacji logistycznych jako pewne źródło zrównoważonej energii. Jednak należy zauważyć, że ten rodzaj akumulatorów to technologia znajdująca się wciąż na etapie testowania, a jej wdrożenie do logistyki będzie zależało od stopnia wykonalności technicznej i finansowej.

Poszukiwanie rozwiązań maksymalnie wydajnych energetycznie stało się priorytetem nie tylko w świecie logistyki. Wynika to z coraz bardziej ograniczonych zasobów tradycyjnych źródeł energii, ich rosnącej ceny i negatywnego wpływu na środowisko.

Mecalux wykorzystuje superkondensatory w automatycznym systemie Pallet Shuttle, które pozwalają magazynować duże ilości energii. To doskonałe urządzenia dla tego systemu, ponieważ wykorzystują swoją własną energię do ładowania się w ciągu kilku sekund, co pozwala im działać 24 godziny na dobę przez 7 dni w tygodniu.

Jeśli chcesz się dowiedzieć, jak ograniczyć zużycie energii w Twojej instalacji logistycznej, skontaktuj się z nami. Nasi eksperci pomogą Ci wybrać rozwiązanie skrojone na miarę potrzeb Twojego biznesu.