»Kje so časi stare nokie, pri kateri je baterija držala tudi teden dni ali več,« je pred dnevi zavzdihnil prijatelj okoli poldneva, ko je njegov pametni telefon delal le še na »baterijske hlape«. Nesrečno zgubano čelo in mrzlično iskanje električne vtičnice je vsakdanji križ marsikaterega uporabnika pametnih telefonov, ki so iz leta v leto zmogljivejši, ostrejšega zaslona in kompleksnejšega drobovja. Čez vsaj 90 odstotkov slednjega se običajno razteza baterija. Kljub temu se mnogi uporabniki na njeno moč ne morejo zanesti.

Svet čipov, računalnikov in cele vrste drugih elektronskih naprav se razvija po Moorovem zakonu, ki pravi, da se procesna zmogljivost podvoji približno vsaki dve leti. Baterije na žalost ne sledijo temu tempu, pa čeprav lahko po besedah Mirana Gaberščka, vodje laboratorija za kemijo materialov na Kemijskem inštitutu Ljubljana, danes v njih shranimo desetkrat več energije kot nekoč. Toda to je občutno premalo za pionirje na področju sončne energije in električnih avtomobilov. »Problem današnjih baterij je, da so zanič. So drage, velike in nezanesljive,« je oster Elon Musk, ustanovitelj ameriškega proizvajalca baterij in električnih avtomobilov Tesla. Ena glavnih težav električnih avtomobilov so prav izredno težke, drage in premalo zmogljive baterije, ki zadostujejo zgolj za nekaj sto kilometrov brezskrbne vožnje.

Zmogljivost in cena – dva trna v peti

Proizvajalci baterij se soočajo z dvema težavama. Prva je zmogljivost baterij, ki je omejena s tem, koliko električnega naboja je mogoče shraniti v določeni masi. Daleč najučinkovitejša pri tem je kovina litij – večino električnih naprav poganjajo litij-ionske baterije. »V enem kilogramu kovinskega litija lahko teoretično shranimo največ 3840 amperskih ur energije (okoli 46 kilovatnih ur pri napetosti 12 voltov, op. p.),« je pojasnil Gaberšček. A nekaj je teorija, drugo praksa, opozarja: »Zaradi tehnoloških omejitev v materialih lahko shranimo le okoli 20 odstotkov teoretične vrednosti.« Zmogljivost litijevih baterij naj bi se z nadaljnjim razvojem v najboljšem primeru povečala le do trikrat.

Na ljubljanskem Kemijskem inštitutu in po svetu so doslej izdelali do dvakrat boljše celice, kot jih lahko trenutno najdemo na trgu. Preden pridejo baterije na trg, morajo zadostiti številnim standardom, od zanesljivosti do varnosti – litij se denimo v stiku z ozračjem vname.

Druga velika težava je proizvodna cena baterij. Čeprav so proizvajalci precej zadržani pri razkrivanju poslovnih skrivnosti, analize strokovnjakov kažejo, da stane proizvodnja litij-ionske baterije približno 500 dolarjev na kilovatno uro (mera, ki kaže, koliko energije lahko shrani baterija). Kako visoka je pravzaprav ta cena? Precej, vsaj trikrat, če ne štirikrat previsoka, da bi lahko električni avtomobili resno konkurirali klasičnim avtomobilom na fosilna goriva.

Rešitev v proizvodnem procesu in ne laboratoriju?

V Tesli se lotevajo reševanja problema baterij predvsem pri stroških proizvodnje. V ta namen gradijo pet milijard dolarjev vredno tovarno baterij. Tovarna v puščavi ameriške zvezne države Nevada naj bi do leta 2020 proizvedla za 35 gigavatnih ur baterij na leto in naj bi hkrati Tesli prinesla 30-odstotno znižanje stroškov proizvodnje baterij.

Čeprav se tradicionalno večina inovacij zgodi v laboratorijih, se največji preboji očitno dogajajo v optimizaciji proizvodnje baterij. Na tem področju je največji skok naredil tajvanski Američan Yet Ming Chiang, profesor na bostonski univerzi MIT, ki je v iskanju zmogljivejše baterije nevede iznašel precej krajši in cenejši način proizvodnje baterij, ki ne zahteva več gradnje megalomanskih, sto in več milijonov dolarjev vrednih tovarn. Njegov cilj je znižati ceno proizvodnje baterij na sto dolarjev na kilovatno uro. To bi na eni strani spodbudilo nadaljnje inovacije, zagonska podjetja si namreč doslej niso mogla privoščiti gradnje dragih in ogromnih tovarn, hkrati pa bi postali precej konkurenčnejši tudi avtomobili na elektriko.

Izzivov je še ogromno

A težava električnih avtomobilov niso samo preslabe baterije, temveč tudi infrastruktura. Še vedno je na primer občutno premalo polnilnic, prav tako ni dovolj virov elektrike, potem so tu še navade in pričakovanja ljudi o avtomobilih. »Ne glede na to je rast prodaje električnih avtomobilov eksponentna in niti ni tako počasna, kot si včasih mislimo,« je poudaril Gaberšček in napovedal, da bi lahko delež električnih avtomobilov že v kakšnih petih letih dosegel nekaj odstotkov. V nekaterih naprednejših državah, kot je Norveška, dosega delež prodanih električnih in hibridnih avtomobilov že zdaj med 10 in 15 odstotki.

Tesla in drugi proizvajalci električnih avtomobilov bodo torej gnali napredek na področju baterij, a ob tem ne gre pozabiti vetrnih in sončnih elektrarn. »Del energije je treba shranjevati, za to so še vedno najprimernejše baterije,« je dejal Gaberšček in dodal, da so za ta namen lahko primerne tudi natrijeve baterije, ki jih še razvijajo. Natrija je v nasprotju z litijem na svetu izjemno veliko in je tudi neprimerno cenejši. »Dela in izzivov na področju razvoja baterij torej še dolgo ne bo zmanjkalo,« je sklenil Gaberšček.