För mycket fokus på litium-Klondyke missar framväxten av organiska batterier

I takt med att fler elbilar dykt upp på vägarna och fler företag och uppfinnare utvecklat lösningar för lagring av el i hem och fastigheter har den uppebara frågan kommit, räcker litiumet och är det hållbart för miljön?

Många som kör elbil får ofta höra att "ja men litium i 1 miljard bilar kan vi ju inte ha, så mycket finns det väl inte?" eller "litiumutvinningen är inte bra för miljön och skulle de flesta köra elbilar idag skulle de laddas på el från kol".

Till att börja med bör det klargöras att det går åt oerhörda mängder energi att tillverka en bil. Bara för att tillverka ett bildäck tex går det åt 27 liter råolja. Malmbrytning, ståltillverkning, plaster osv är bara några andra exempel och de drabbar en elbil lika  mycket som en fossildriven bil, åtminstone i början.

Betydligt färre rörliga delar finns dock i en elbil vilken innebär färre saker som kan gå sönder (finelektronik och smarta prylar finns i ungefär lika stor utsträckning i både el och fossildrivna bilar).

När det kommer till driften av elbilen beror det helt på i vilket land man bor och även var man laddar sin elbil. Bor du i Kalifornien eller södra Tyskland är det inte ovanligt att du genererar din egen el med solpaneler på taket vilket oftast räcker för att du ska kunna åka en dagstur till jobbet och affären innan du behöver ladda hemma igen.

Bor du i Kina eller Polen kommer över 70 respektive 85 procent av elproduktionen från koleldade kraftverk. Men lika enkelspårigt det är att hävda att vi bara kan byta ut fossildrivna bilar med elbilar för att lösa våra transport, miljö och resursproblem är det att säga att ALLA elbilar är lika dåliga som fossildrivna i ALLA lägen. Det går tex att bygga om ett befintligt fossilbilsskelett till en elbil om man är lite händig. Det kan även hända att det dyker upp företag som ägnar sig helt åt att bygga om gamla bilar till elbilskonverterade bilar i framtiden.

Flera livscykelanalyser visar att även en energimix med i huvudsak kol som i Europa och USA ändå kan göra en elbil mer miljövänlig. Tyska testorganisationen TÜV tex har jämfört el-och bensindrivna versionerna av Mercedes B-klass och tittat på hela bilens livcykel. Resultatet var att även med en europeisk energimix släppte bilen ut 24 % mindre CO 2 än en bensinbil med motsvarande storlek.

Det finns förstås otaliga elbilsmyter, många kan ni läsa om här.

Den mest miljövänliga bilen är dock den som inte tillverkas alls, två:a kommer den som görs om till elbil och trea den som körs i många år till utan att bytas ut mot en ny. Fyran på listan är troligen en ny elbil jämfört med en med en ny fossildriven bil (i jämförbar storlek).

Men vi ser allt mer en trend där bilen mer betraktas som beställbar tjänst. Kinesiska elbilstillverkaren KNDI, landets största elbilstillvare är inriktad på små elbilar, dessutom med en nisch för uthyrning och användning för statliga tjänster och service. Då hamnar elbilen i ett helt annat läge. Mindre resurser krävs i tillverkningen och många kan dela på samma bil/tjänst.

Om vi tänker oss att denna trend fortsätter och bilar automatiseras helt kan det räcka med kanske en hundradel av dagens globala bilflotta. Sannolikt kan denna andel krympa ytterligare om städer och förorter löser det primära problemet vilket är fungerande masskommunikation och godstransporter som inte behöver gå på väg. Underhållet av väg och icke att förglömma, dessa galet stora parkeringsområden där bilar står parkerade runt 90 % av tiden -kan frigöras för tex odling och mötesplatser för människor. En del av lösningen kan vara en kombination av flerfilika cykelbanor och Podcars.

Så till frågan om litumet räcker. Litium är ett av den vanligaste förekommande grundämnen som finns men produktionen är än så länge väldigt låg med runt 32 000 ton i fjol. Om vi säger att det går åt 10 kg litum för ett 65 Kwh batteri, räcker det till 3,2 miljoner litium batterier av denna storlek per år. Men nu behövs det förstås litium för laptop-batterier, mobiltelefoner och i ökande grad för batterier som kommer hamna i hushåll för lagring av el från sol och vind.      

Det är dock viktigt att påminna sig om att även om litium är en ändligt grundämne kan det till skillnad mot fossila bränslen som eldas upp/förbränns -återanvändas. Ett litiumbatteri som kanske är nere på 70 % av laddningskapaciteten efter 10-12 års användning kan antingen fortsätta sitt liv som hushållsbatteri eller återanvändas i en ny elbil.

Frågan blir därför inte hur mycket litiumproduktionen kan skalas upp, där skriker redan marknaden efter ökad produktion och Goldman Sachs beskriver redan den växande litiumarknaden som "den nya bensinen". Frågan blir istället hur länge världens nuvarande kända reserver på runt 14 miljoner ton räcker och hur mycket nya upptäckter som tillkommer.

I USA gjorde forskare vid University of Wyoming för ett par år sedan en upptäckt vid en geologisk formation i Southwest Wyoming som kan omfatta hela 18 miljoner ton men detta är alltså allt som kan finnas där. Det är som bekant skillnad på resurs och reserv. Litium-utvinning från havsbotten är heller inte utesluten men lär bli mycket mer energikrävande än dagens och omfattningens storlek är därför osäker.

Men allt fokus på litium och bilar missar den kanske största och viktigaste revolutionen vi kan göra de närmaste åren, nämligen energilagring med organiska batterier.

Organiska batterier -härma fotosyntesen den riktiga batterirevolutionen? 

För att batterier ska vara konkurrenskraftiga är antalet laddcykler, lagringskapacitet, tillverkningskostnad och givetvis energidensitet avgörande faktorer. Litium har hög energidensitet och relativt låg tillverkningskostnad idag tack vare fler tillverkare och växande utvinning. För bil/buss-batterier (och ja möjligen lastbilsbatterier kopplade till strömavtagare framöver) ser de flesta här inga alternativ till litium-jon batterier de närmaste åren.

Vi ser heller ingen litiumbrist de närmaste 10-15 åren men det är inte på transportsidan den stora batteri/lagringsrevolutionen kan få störst inverkan.

Som vi skrivit om i tidigare inlägg om organiska batterier och som Johan skrev i en artikel i OM-magasinet (nr 2 2014) där han tidigare var redaktör, händer mycket med utvecklingen av organiska batterier. Så sent som i januari rapporterade SR om ett tyskt företag som utvecklat ett organiskt batteri som kan komma ut på marknaden redan i år. Detta batteri använder plats upplöst i vanligt saltvatten som elektrolytvätska.

De tyska forskarna bakom batteriet planerar till och med att bygga ett organiskt batteri som kan lagra 1 megawatt timme, redan nästa år.

Sedan tidigare arbetar bland annat forskare vid Harvard på ett liknande batteri där enda tekniska begränsningen just nu för lagringen är storleken på tanken/behållerna där vätskan lagras. Uppskalningskostnaden tycks än så länge inte bekymra investerare som lockats både till Harvard-batteriet och det tyska ovan.

Forskarna vid Harvard har tagit fram ett batteri som är framställt helt av organiska material. Föreställ dig att du har en tunna eller ackumulatortank på cirka 300 liter som står hemma. Tanken kan lagra energi från husets solcellspaneler eller vindsnurra i flera dagar om så behövs.

Illustration av Jenny Willhelmsson till Johans artikel i OM nr 2, 2014

Tekniken som forskarna vid Harvard tagit fram bygger på att batteriet lagrar energi i tankar separerade från batteriet. Den tekniska hårdvaran som konverterar den kemiska vätskan till elektricitet kan göras så stor eller liten som man önskar. Lagringskapaciteten, i form av den kemiska
vätskan, kan på samma sätt dimensioneras till den storlek man behöver och därmed styrs energikapaciteten separat.

Dessa organiskt baserade batterier kan förutom att användas i hushåll och till mindre företag även dimensioneras för att kunna hantera en vindkraftpark eller en större solcellsanläggning.

Nedan en video om Harvards batteri.


Även i Sverige pågår forskning på organiska batterier, bland annat vid Ångströmslaboratoriet vid Uppsala Universitet.

Det finns förstås även enklare varianter som inte är organiska batterier men som finns att köpa redan idag. Många finns i Tyskland där efterfrågan på lagring av el helt off-grid blir allt mer populärt.  

Som alltid ska man inte dra för snabba slutsatser innan man sett en kommersiellt gångbar produkt och i det här fallet, en verkligen hållbar produkt. Men eftersom det första organiska batteriet kan vara här redan i år och potentialen för denna teknik är minst sagt lovande, bör vi rikta fokus mot detta minst lika mycket som litiumbatterier.

Om mer hjärnkraft och resurser dessutom läggs på organiska batterier kommer lagringen av energi från sol och vind kunna hanteras i såväl liten som stor skala och starkt bidra till den energiomställning vi redan ser början på.