Az előző részben, Mark P. Millis a HartEnergy oldalán megjelent írását szemlézve, azt tárgyaltuk, hogy vajon mennyi (lítium-ion) akkumulátorra lenne szükség ahhoz, hogy például az Amerikai Egyesült Államok energiaigényét akár két napra ki tudjuk elégíteni. [A megoldás: kb. ezer évnyi Gigafactory termelésnek megfelelő mennyiségű akkumulátor, a szerk.] A második részben az ehhez szükséges nyersanyagigény előteremtésének feltételeit és következményeit vizsgáljuk. Mark P. Millis következtetése nyilvánvaló: szerinte az akkumulátorokon alapuló energia tárolás szerinte nem tudja biztosítani a világ energiaigényéhez mérhető energiatárolási igényeket — s mivel ezek szerves részei a megújuló energiaforrásokon alapuló energiatermelés jövőjének, az sem életképes a jelenlegi felállásban.

Ennek egyik fő oka az, hogy ilyen nagyságrendben akkumulátorokat előállítani a bányászatra is óriási hatással lenne. Az összes új/zöld energiát felhasználó jövőkép egyik legfontosabb alappillére az a feltételezés, hogy az ilyen energiaforrásokra való áttéréssel a környezeti hatásokat fogjuk csökkenteni, amelyek jelenleg a fosszilis energiahordozók világszintű fogyasztásából származnak. Bár a jelenlegi szemlélet szinte kizárólagosan a szén-dioxid rövid- és hosszútávú környezeti hatásaira koncentrál, az összes energiatermelő ágazat (fosszilis vagy megújuló energiaforrásra alapozott) mérhető nagyságú — ha nem is mindig szabályozott — külsőleges környezeti hatást is kifejt a nyersanyagok bányászata, feldolgozása és a köztes és végtermékek szállítása miatt.

Ha nagyságrendekkel megnöveljük az akkumulátorok előállítását, akkor az nagyságrendekkel fogja megnövelni az ezek gyártásához szükséges alapanyagok előállítását is, a nyersanyagok bányászatát, valamint a teljes gyártási folyamat során elfogyasztott energia mennyiségét is.

Jelenleg hatvan kilogram akkumulátor szükséges annyi energia tárolására, ami 1 kilogram szénhidrogénből kinyerhető. Egy kilogram akkumulátor előállításához kb. 50 és 100 kg közötti ércet és más nyersanyagokat kell kibányászni, feldolgozni, szállítani és összeszerelni. Ha a jelenlegi akkumulátor technológiákat vesszük figyelembe, akkor ez gigászi mennyiségű alapanyagtermelés növekedést jelent a bányászat és feldolgozás szempontjából, hiszen a lítium, réz, nikkel, ritka földfémek, kobalt, grafit, stb. hozzátevőket mind elő kell majd állítani valahol és valahogyan a hálózati és autókba szerelendő akkumulátorokhoz. Egy akkumulátorokra alapozott energiagazdálkodás annyit is jelent, hogy milliárd tonnákkal több ércet kell majd kitermelni és feldolgozni. Ami mellett még ugyanilyen nagyságrendbeni további anyagokat kell majd előállítani a szélturbinák és napelemek gyártásához is.

Még mielőtt ez az új zöld energián alapuló gazdaság ténylegesen létrejöhetne, az akkumulátorokkal kapcsolatos ércbányászat uralná az összes többi bányászati szektort. A lítium-ion alapú akkumulátor gyártás jelenleg a világ teljes lítium és kobalt termelésének 40%-t és 25%-t fogyasztja el. Egy teljesen akkumulátorokra épített jövőben, az alapanyagok bányászatát legalább 200%-kal kell növelni a réz szükséglet kielégítésére, legalább 500%-kal a lítium, ritkaföldfém és grafit szükséglet miatt, és ennél még többel a kobalt igények kielégítésére.

Ehhez jön még a szénhidrogén és az áramfogyasztás fedezése is, ami a bányászathoz szükséges, az akkumulátorok előállításának energiaszükséglete és a szállításhoz szükséges szénhidrogén fogyasztás mellett. Ahhoz, hogy annyi akkumulátort állítsunk elő, amelyek együttvéve képesek egy hordó olajnak megfelelő mennyiségű energia tárolására, kb. 100 hordó olajnyi energiára van szükségünk a gyártás során.

Figyelembe véve azt, hogy Európa vagy az Amerikai Egyesült Államok területén mekkora ellenállásba ütközik új bányák nyitása és a már meglévők üzemeltetése, egy teljesen akkumulátorokra épülő új világ azt is garantálja, hogy más, valószínűleg fejlődő, országokban kell majd a nyersanyagokat előállítani, és azokat onnan a nyugati országokba importálni. A mostani bányák nagy része Chile, Argentína, Ausztrália, Oroszország, Kongó és Kína területén található. A kobalt ércbányászat hozamának közel 70%-a származik a Kongói Köztársaság bányáiból, amit aztán kínai üzemek dolgoznak fel tovább, a világ kobalt igényének kb. 40%-t kielégítve ezzel.

Kína már most uralja a globális akkumulátor gyártást és valószínűleg megközelíti a kétharmados szintet a világ gyártási kapacitásában 2020-ra. Fontos megjegyezni az új, zöld energián alapuló jövőképek szempontjából azt, hogy a kínai áramellátás 70%-t kőszén alapon biztosítja az ország most, amit várhatóan majd 50%-ra csökken 2040-ig a jelenlegi állami tervek szerint. Ez azt is jelenti, hogy az akkumulátorok hasznos élettartama alatt a gyártásukhoz kapcsolódó szén-dioxid kibocsátás magasabb lesz, mint amennyit potenciálisan meg tudnak majd takarítani a használatukkal úgy, hogy pl. egy belső égésű motort cserélnek le vele.

A közlekedés átalakulásának következményei

A személyes közlekedés megreformálása — a fosszilis energiahordozók égetése helyett akkumulátorokban tárol elektromos áram alapú hajtáslánc használatával — központi eleme az új zöld gazdasági elképzeléseknek. Az ilyen elektromos autók nemcsak a benzin és dízelolaj égetést kell, hogy megszüntesse az utakon, de várhatóan a hálózati energiatárolás fontos szereplőivé válhatnak idővel.

A lítium-ion alapú akkumulátoroknak köszönhetően vált az elektromos autózás egyre praktikusabbá. Tesla, amely már most felülmúlja a Mercedes-Benz eladásokat a felső árkategóriákban Amerikában, több más autógyártót is arra inspirált, hogy hasonló, teljesen elektromos autókat fejlesszenek ki. Ennek pedig egyenesági következménye lett az, hogy a törvényhozás is egyre merészebb elvárásokat támasszon a piac és a vásárlók felé, akár a szénhidrogén hajtásláncú autók teljes tiltását is betervezve a közeljövőben.

Egy ilyen ténylegesen tiltást nehéz elképzelni, de nézzük, milyen következményekkel járna az elégetett szénhidrogénekből származó közvetlen szén-dioxid kibocsátás szempontjából. Az optimista előrejelzések szerint a jelenlegi 5 millió körüli elektromos autók száma könnyedén fog legalább 400 millióra növekedni a következő húsz év (két évtized) alatt. Egy 400 millió elektromos autóval rendelkező bolygón a teljes globális szénhidrogén fogyasztás kb. 6%-kal (!!!) csökkenne csak.

Bár ez elsőre talán nagyon alacsony számnak tűnik, ezt könnyű kiszámolni. Most kb. 1 milliárd autó van forgalomban, amelyek a teljes szénhidrogén fogyasztás kb. 30%-ért felelnek. A teherszállítás, repülés, hajózás, vegyipar, energiatermelés, stb., használja fel a többit. 2040-re a jelenlegi gazdasági fejlődés mellett a személyautók száma várhatóan eléri majd a 2 milliárdot. Ebből 400 millió lesz elektromos hajtású, vagyis az utakon közlekedő autók 20%-a. Ez pedig a szénhidrogén fogyasztás szintjét hasonlóan növelve annak 6%-t jelenti majd csak.

[Persze az könnyen elképzelhető, hogy a szénhidrogén fogyasztás nem fog az autók számának emelkedéséhez hasonló mértékben növekedni a következő két évtizedben, bár az is ugyanilyen könnyen elképzelhető, hogy a szénhidrogén fogyasztás ennél sokkal jobban fog növekedni pl. a szénerőművek bezárásával és a földgáz alapú áramtermelés még nagyobb mértékű térnyerésének köszönhetően. Vagyis lehetséges, hogy legalább néhány százalékkal alá vagy fölé becsültük a tényleges értéket, de az is biztos, hogy nem egy teljes nagyságrendnyire vagyunk a várható értéktől, a szerk.]

Ebből is látszik, hogy a jelenleg uralkodó szemlélettel szemben az akkumulátorokon alapuló személyes közlekedés nem igazán összehasonlítható azzal a forradalommal, amelyet a korábbi szekér-és-ló helyett az belső égésű motorral hajtott autók jelentettek. A robbanó motoros autó helyett egy elektromos autó inkább azzal hasonlítható össze, hogy más fajta szénát adunk a lónak, ahol az utóbbi esetben a szénát inkább importból fedezzük.

A befejező posztban azt fogjuk közelebbről szemügyre venni, hogy a jelenlegi elképzelésekkel szemben az akkumulátorok előállítási folyamatának és a működési hatékonyságuk növelésének mik a tényleges fizikai határai.