KOMENTÁŘ / Co se skrývá za „bateriovým průmyslem“, který je s masivním nástupem elektromobility více než aktuální? Máme na baterie dost surovin, umíme jich dost vyrobit, a jsme vůbec schopni vybudovat velké továrny na jejich výrobu, když například záměr vybudování gigafactory na Karvinsku okamžitě narazil na odpor tamních obyvatel?

Bateriové elektromobily mají celou řadu diskutabilních detailů. Především je nutné zvažovat, zda na ně máme dost elektřiny. V České republice, kde je značná část elektrického proudu vyráběna z fosilu, totiž dosud platí, že elektromobil má výfuk v komínu elektrárny. Po dekarbonizaci energetiky se zase vynoří otázka, zda není proud z jádra a obnovitelných zdrojů příliš drahý. A dalším sporným momentem jsou baterie do elektromobilů. Ty jsou v České republice zvlášť aktuální – jednak kvůli zásobám pro baterie nezbytného lithia, za druhé kvůli záměru vybudovat u Karviné gigafactory, která by baterie do elektromobilů vyráběla.

Fenomén baterie

Stále platí, že baterie tvoří až třicet procent ceny elektromobilu, ale vzhledem k stále rostoucím softwarovým nárokům jak celého elektromobilu, tak obsluhy a provozu baterie tvoří dnes třicet procent ceny elektromobilu i jeho software. Kontroverze kolem baterií pomalu ubývají s růstem technologické pokročilosti jejich výroby. Často diskutovaná dětská práce v afrických dolech, kde se vzácné kovy do baterií těží, mizí díky otevírání nových ložisek surovin po celém světě.

Navíc stále poroste podíl potřebných kovů získávaných při recyklaci vyřazených baterií. Zbývají jen dvě vady na kráse. Jednak je to mrtvá váha baterií, jež u těch velkých může činit až půl tuny, kterou si automobil s sebou vozí jako zbytečnou zátěž. To snad v budoucnu odstraní technologicky pokročilejší baterie. Druhý problém? Baterie dodnes provází spousta bludů, včetně toho, že odpad z jejich výroby (či recyklace) je radioaktivní, o čemž svědčí případ plánované továrny na Ostravsku. Je to úplná hloupost.

Kauza gigafactory

O co na Ostravsku jde? Už jsem o tom pro deník FORUM 24 psal. V Dolní Lutyni na Karvinsku se má stavět velkotovárna na baterie pro elektromobily. Vláda v březnu schválila, že zahájí přípravu pozemku s rozlohou 280 hektarů pro příchod investora. Jde o strategickou investici 200 miliard korun. Investor chce kvůli nákladům stavět na nezastavěném pozemku s dobrou dopravní dostupností, u silnice a dálnice.

Žije tam však ohrožená žába kuňka, je tam i chráněný mokřadní biotop, a v kraji je málo zeleně. Proto – a i s odvoláním na klid v obci – se proti stavbě postavili aktivisté z řad místních občanů. V termínu eurovoleb budou místní hlasovat v místním referendu v podstatě o tom, zda tam továrnu chtějí. Aktivisté říkají, že by se mělo stavět v brownfields, kterých je v okolí dost. To by ale investora přišlo dráž.

Oblast je přitom jednou z nejchudších v republice, není tam práce. Nezaměstnanost v okrese Karviná, odkud by bylo možné do továrny za prací snadno dojet, je podle serveru mapanezamestnanosti.cz 8,36 % (necelých třináct a půl tisíce nezaměstnaných). V obci Dolní Lutyně pak 4,39 % (156 nezaměstnaných). Přesto je řada místních proti stavbě, a v referendu konaném s eurovolbami si odhlasovali, že se bude obec vybudování gigafactory bránit.

Máme na baterie suroviny?

Podle Mezinárodní agentury pro energii celosvětově vzroste počet elektromobilů z 16,5 milionu v roce 2021 na téměř 350 milionů v roce 2030. Poptávka po energii z baterií elektromobilů dosáhne do roku 2050 14 terawatthodin, to je devadesátkrát více než v roce 2020. To by mimo jiné vyžadovalo, jak uvedl ve velkém článku server Seznam Zprávy, skoro 14 milionů tun kovů.

Dnešní celosvětová těžba lithia je cca 130 tisíc tun, kobaltu 200 tisíc tun a niklu 3,3 milionu tun ročně, pro všechny dnes využívané účely. Zásoby všech kovů potřebných při výrobě baterií do elektromobilů na planetě by ale měly stačit. Následkem zvýšení poptávky po potřebných kovech se totiž „vynořily“ dříve opomíjená ložiska řady z nich, a rychlý technologický pokrok při vývoji dokonalejších baterií umožňuje do některých částí baterií (katoda a anoda) užívat stále menší množství potřebného kovu.

Co dnes baterie stojí?

Baterie se skládají ze stovek (občas i tisíců) spojených malých článků – battery cells, každý bateriový článek mívá napětí 3-4 V. Ty se spojují do modulů, a teprve z těch je složena celá baterie. Kovy z vyřazených baterií lze recyklovat. Navíc – cena za jednotku energie (USD/kWh) v baterii stále klesá s časem a technologickým rozvojem:

2010 – 1100 USD/kWh

2019 – 156 USD/kWh

2024 (snad) – 100 USD/kWh

Životnost baterie v elektromobilech se dle namáhání pohybuje mezi 8 až 20 lety. Jiné zdroje uvádějí 8 až 15 let. Baterie elektromobilů obvykle vydrží přibližně 1000 až 4000 cyklů nabíjení a vybíjení, podle typu baterie, podle způsobu nabíjení, ohřevu či chlazení (zejména rychlonabíjení zmrzlých baterií jejich životnost snižuje), podle kapacity, na kterou je nabíjena a vybíjena. Průměrná degradace baterie je cca 2 -3 procenta za rok, po deseti letech provozu by měla mít baterie stále více než 70 procent své původní kapacity.

Jakou kapacitu mají baterie

Výrobci se nesnaží do každého modelu elektromobilu namontovat baterii s maximální kapacitou, ale vybavují automobily dle jejich obvyklého využití. Tedy do malých autíček pro pojíždění ve městě či na přesun ze satelitu do korporátu a zpět se montují malé a nízkokapacitní baterie daleko pod hranicemi dnešních technologických možností, které jsou ale mnohem levnější než ty, co dodají energii na stovky kilometrů jízdy. Malý katalog kapacity baterií různých elektromobilů různých tříd výkonu:

Mitsubishi i MiEV – 16 kWh

Nissan Leaf – 39 kWh

Škoda Enyaq 85 – 77 kWh

Tesla S Plaid – 95 kWh

Jak daleko se na dnešní baterie dojede

Dojezdovou vzdálenost dnes mají lithium-iontové baterie 320 – 480 km. Ale pro největší (a nejfuturističtější) výrobce jako Elon Musk už dávno neplatí, že by se snažili dále zvyšovat kapacity baterií do svých aut. Pro Muska není prioritou vybavovat nové Tesly bateriemi s kapacitou 120 či více kWh, neboť poměr cena/výkon by u takových baterií byl tak nepříznivý, že by nebyly na trhu konkurenceschopné.

Navíc – jen velmi malé procento aut, která jsou užívána, skutečně vyšší dojezd bez nabíjení po cestě potřebuje (takový požadavek mohou mít třeba sanitky či jiné účelové vozy), a po takových autech/bateriích je jen velmi malá poptávka. Má to svůj až překvapivý důvod: Většina aut jezdí málo. Škoda Auto uvádí, že Češi podle statistik najedou soukromě necelých 20 kilometrů denně.

Varianty vývoje baterií

Jednou novou možností jsou lithium-iontové baterie, které mají místo grafitu křemík. Pojmou více energie. Křemík se ale během cyklů nabíjení a vybíjení rozpíná a smršťuje přibližně o 300 %, a to působí problémy při konstrukci baterie. Ve hře je také varianta baterií, kde se používá síra. Nejnadějnější však pravděpodobně je koncept sodno-iontových baterií. Nepotřebují vzácné a drahé lithium a některé ani kobalt a nikl. Sodíku je všude dost, levně, a vývoj těchto baterií už značně pokročil.

Čínský konglomerát BYD, dnes největší světový výrobce elektromobilů, už staví fabriku na výrobu takových sodíkových baterií. Čínské automobilky Chery, JMEV a JAC oznámily, že letos začnou v Číně nabízet levné vozy poháněné právě sodno-iontovými bateriemi. A ve švédském Götteborgu působí start-up Altris, který také pracuje na sodno-iontových bateriích.

Jsou elektromobily luxus?

Dosud zůstávají (alespoň evropské) elektromobily dražší než auta se spalovacím motorem. To ale neznamená, že budou lidé muset nějak slevovat ze svých konzumních návyků (i když by měli, pozn. aut.). Daňové úlevy a dotace na elektromobily existují v mnoha evropských zemích, a to může výrazně snížit pořizovací náklady nových elektroaut. Elektromobily navíc vydrží déle než tradiční spalovací vozy, mají méně pohyblivých součástek uvnitř. Takže bohatí lidé, kteří jsou zvyklí si kupovat každé tři roky nové auto, nechají pro méně movité kupce svůj zánovní elektromobil v autobazaru v lepším stavu, než tam dnes nechávají auto se spalovacím motorem.

Elektromobily z druhé ruky na první pohled vyvolávají dojem, že jsou plné závad. Je to proto, že extrémně softwarově nadupané elektroauto o sobě poskytne obrovské množství informací. Když z počítačů tři roky starých moderních aut se spalovacími motory „vytáhnou“ v autobazaru stejně velké kvantum dat, najdou tam zájemci o koupi pravděpodobně výrazně větší množství drobných závad z opotřebení než u podobně starého, ale „komunikativnějšího“ elektromobilu. Takže chudší lidé sice budou muset kupovat auta ojetá, ale v lepším stavu, než jsou ojetiny dnes.

V něčem však elektromobily z druhé ruky přece jenom ještě ztrácejí – cena náhradních komponent (nejenom baterie, ale i dalších součástí elektropohonui, jako jsou trakční měnič, nabíječka, aj.) je v případě pozáruční závady zatím vysoká, neboť automobilky nechtějí uvolnit zdrojové kódy a schémata pro vznik druhovýrobního trhu. I to se ale postupně mění a pomalu vzniká i v Česku znalostní soukromá opravárenská síť. Kuriózní případ spolupráce těchto subjektů je, že se jim povedlo do Nissanu Leaf první generace, jednoho z nejrozšířenějších elektromobilů na planetě, a tím i ojetiny, mechanicky nainstalovat baterii s vyšší kapacitou aktuální generace vozidla, „asimilační čip“, aby vůz tuto transplantaci vstřebal i softwarově – a vymysleli to v Norsku a potřebný kód napsali nadšenci na Novém Zélandu.

Na výrobu či vývoj baterií u nás není jediný rozumný provoz, říká v rozhovoru pro FORUM 24 Jan Vejbor z Českého bateriového klastru

Český bateriový cluster. Co to je?

Je to zapsaný spolek. Za pomoci Czechinvestu, univerzit a firem vzniklo uskupení, které řeší to, že na rozdíl od vyspělého světa tady v Česku do roku 2022 chyběla jedna zastřešující organizace, která byla schopná pod jednou hlavičkou reagovat na požadavky a potřeby subjektů, jako jsou firmy, ministerstva či školy, které mají ve věci baterií nejen do elektromobilů nějaké požadavky na informace nebo kontakty. V květnu 2022 byla po dvou letech příprav založena tato organizace, která má fungovat jako rychlá koordinační skupina, kde jsou členové firem všech velikostí včetně startupů a téměř všechny české technické vysoké školy a vědecké organizace včetně zástupců Akademie věd. 

Je dnes u nás něco zásadního ve věci baterií?

Vysokoškolští studenti v oboru baterií, kterých je navíc málo, nám mohou postupně odcházet do zahraničí, protože tady jednoduše na výrobu či vývoj baterií není jediný rozumný provoz. Přitom se zde obory blízké bateriovému průmyslu učí přinejmenším na šesti univerzitách. Dalšími body, které musí naše země ohledně bateriového průmyslu vyřešit, je těžba surovin, a její administrativně, stran povolovacích procesů, mimořádně komplikované zahájení. V ČR se nachází jedno z mála ložisek manganu v Evropě, je tu i nemálo lithia, kobalt a dokonce i grafit. Ovšem v evropském, natož našem legislativním prostředí trvá léta, než se podaří těžbu skutečně zahájit. 

Takže když se „vypapíruje“ těžba, může Česká republika zásobovat Evropu surovinami na výrobu baterií? A sama je vyrábět z tuzemských surovin? 

Není to tak jednoduché, jak se může zdát: suroviny je potřeba ještě rafinovat do podoby vhodné pro výrobu elektrodových materiálů, na což je potřeba separátní zpracovatelský závod. Po jejich zpracování se z nich vyrábí elektrodové materiály v dalším závodě, které až následně slouží k výrobě baterií. V rámci Evropy tyto zpracovatelské kapacity existují, ale zatím v menší míře a je potřeba jejich rozšíření, což je další příležitost i pro ČR. V současnosti je tento průmysl rozvinut především v Asii, ale ani tam nedošlo jeho rozvoji přes noc.