O znaczeniu litu w systemie energetycznym przyszłości powiedziano już chyba wszystko. Ma on cały szereg zalet. Baterie litowo-jonowe szybko się ładują i potrafią dostarczyć dużo prądu. Mają sporą gęstość magazynowania. Raczej są niezastąpione w małych urządzeniach i w różnych elektrycznych pojazdach. Mają wreszcie perspektywy rozwoju, bo laboratoria doskonalą już baterie litowo-siarczkowe z polimerem zamiast elektrolitu.
Jednak wraz ze wzrostem potrzeb energetyki lawinowo rosnąć będzie ilość potrzebnego litu, a łatwo dostępne złoża tego pierwiastka są ograniczone. Dodatkowo litowy akumulator degraduje się z czasem, po kilku tysiącach cykli bateria jest do wymiany, a jej recykling skomplikowany i energochłonny. Rozglądając się za potencjalną alternatywą pozbawioną wad litu, skorzystano także z korzystnych i znanych od dawna właściwości wanadu.
Czytaj także: Jak zarobić na magazynach energii
Ten metal niemal w całości wykorzystywany jest w dwóch obszarach – w metalurgii jako składnik stali szlachetnych i stopów z tytanem oraz jako katalizator, głównie przy produkcji kwasu siarkowego.
Ale wanad ma też doskonałe z punktu widzenia gromadzenia energii właściwości. Korzystając z powszechnie znanych praw elektrochemii można zbudować chemiczny akumulator, oparty o reakcje zachodzące w roztworach wanadowych jonów w trakcie przepływu przez nie prądu.
Idea ogniwa typu redox flow znana jest od dawna. Najważniejszą cechą jest praktycznie nieograniczona pojemność, zależąca tylko od objętości elektrolitów. Jedna z większych tego typu instalacji ruszyła na początku stycznia 2019 r. w Zaoyang w chińskiej prowincji Hubei. Zbudowana przez Kanadyjczyków z firmy VRB ma moc 3 MW i 12 MWh pojemności. Docelowo ma mieć 10 MW i 40 MWh. Ale Chińczycy budują już z amerykańską pomocą w Dalian wielokrotnie większy magazyn oparty o redox flow na wanadzie. Bateria ma ruszyć w 2020 r. i będzie miała moc 200 MW przy pojemności 800 MWh. To dwukrotnie więcej niż szeroko nagłośniony magazyn Tesli, zainstalowany w zeszłym roku w Australii po słynnym zakładzie Elona Muska z premierem stanu Australia Płd.
Czytaj także: Trendy, które zdecydują o przyszłości energetyki
Wanad – cena
Na pierwszy rzut oka wanadowa bateria jest dziś droższa od litowej. W powstających instalacjach koszt zdolności magazynowania jednej kWh szacowany jest na 300$. W typowej baterii litowej to 200 $/kWh, choć Elon Musk od dawna obiecuje, że Tesla zejdzie poniżej 100 $/kWh. Ale wanadowa bateria działa znacznie dłużej niż litowa, dzięki kilkakrotnie większej liczbie cykli ładowania i rozładowywania średni koszt zmagazynowania jednostki energii okazuje się niższy w odpowiednio długim horyzoncie.
Koszt wanadu to ok. 30 proc. kosztów baterii i to jedyny element, który nie będzie podlegał ekonomii skali. Znaczenia nabiera więc kwestia dostępności i ceny tego metalu.
Roczne wydobycie wanadu sięga 100 tys. ton. Najwięksi producenci to Chiny, Rosja i RPA, do pierwszej ligi ma szanse dołączyć Brazylia. Na razie głównym odbiorcą jest metalurgia i wielka chemia, pozostałe zastosowania są marginalne. Energetyka może więc w przyszłości konkurować o wanad z tymi sektorami, co nie wróży dobrze kosztom magazynowania. Ale z drugiej strony wanad w dużej mierze można odzyskiwać – ze złomu i z katalizatorów. A w bateriach redox flow bardzo prosto można go poddać recyklingowi. Stopień recyklingu w USA szacuje się na 40 proc., według danych KE z 2017 r. wskaźnik ten w Unii wynosił 44 proc.
Wszystkie liczące się państwa od dawna monitorują zasoby i dostępność tzw. materiałów krytycznych. Na amerykańskiej liście „raw materials” wanad nie jest zbyt wysoko, kilka lat temu administracja USA obniżyła nawet jego stopień „ważności”. W UE wanad jest na liście najważniejszych surowców. Stopień uzależnienia od importu to ok. 85 proc., Rosja dostarcza 71 proc. importowanego przez UE wanadu, a Chiny i RPA po 13 proc. Tzw. współczynnik zastępowalności przekracza 0,9., co oznacza, że metal ten jest bardzo trudny do zastąpienia.
Czytaj także: OZE oraz inteligentne sieci energetyczne sprzyjają rozwojowi magazynów energii
Już na początku dekady amerykańska administracja przewidywała, że potencjalne szerokie zastosowanie w magazynowaniu energii w połączeniu z ograniczoną podażą może mocno trząść cenami. Od 2016 r. ceny rosną, dynamika wzrostu przyspiesza, w 2018 była wyższa niż w 2017, wiele analiz wskazuje, że trend będzie utrzymany w 2019 r. Ale jak już wspomnieliśmy, na razie ceny wanadu najbardziej zależą od popytu na szlachetne stale, czyli de facto od koniunktury na świecie. Baterie ciągle mają raczej marginalne znaczenie. Ale ewentualne sukcesy w instalowaniu kolejnych magazynów mogą wszystko zmienić.
