Η τεχνολογία των μπαταριών είναι ο τομέας ειδικότητάς του. Ο Maximilian Fichtner διδάσκει χημεία στερεάς κατάστασης στο Πανεπιστήμιο του Ulm και είναι επικεφαλής του Τμήματος συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας στο ΚΙΤ (Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καρλσρούης). Στη συνέντευξη με την Volkswagen μιλάει για τις βελτιωμένες μπαταρίες, τις εναλλακτικές στη χρήση κοβαλτίου και τα πλεονεκτήματα των ηλεκτρικών αυτοκινήτων.
Υποστηρίζετε ότι οι μπαταρίες ηλεκτρικών αυτοκινήτων θα εξελιχθούν πολύ τα επόμενα χρόνια. Τι σας κάνει να είστε τόσο σίγουρος;
Αναμένω άλματα στην ανάπτυξή τους σε δύο κρίσιμους τομείς. Καταρχάς στα υλικά αποθήκευσης που απορροφούν την ενέργεια. Πολλά παίζουν ρόλο σε αυτόν τον τομέα, ειδικά στην πλευρά του ανοδίου όπου το συνθετικό από γραφίτη και σιλικόνη θα αντικαταστήσει σύντομα το γραφίτη. Καθώς η σιλικόνη έχει πυκνότητα αποθήκευσης 10 φορές υψηλότερη από τον γραφίτη, η ενεργειακή χωρητικότητα των μπαταριών θα αυξηθεί σημαντικά. Δεύτερον, γίνονται βελτιώσεις στη σχεδίαση της μπαταρίας. Ειδικότερα, τα μελλοντικά συστήματα μπαταριών θα μπορούν να έχουν περισσότερα υλικά αποθήκευσης, διατηρώντας το ίδιο μέγεθος. Αυτός είναι ένας κρίσιμος παράγοντας για μεγαλύτερη αυτονομία από την μπαταρία.
Ποιο είναι το μειονέκτημα της σημερινής αρχιτεκτονικής μίας μπαταρίας;
Με βάση την τωρινή σχεδίαση παράγονται συστήματα μπαταριών, όπου το πραγματικό υλικό αποθήκευσης αντιστοιχεί μόλις στο 25-30% του συνολικού περιεχομένου. Το υπόλοιπο αφορούν το περίβλημα, τη συσκευασία και τα πρόσθετα. Θα βιώσουμε σημαντική βελτίωση σε αυτόν τον τομέα. Τα μελλοντικά συστήματα μπαταριών θα έχουν πιο αποδοτική σχεδίαση και το μερίδιο του υλικού αποθήκευσης σχεδόν θα διπλασιαστεί. Αυτό θα αυξήσει το ενεργειακό περιεχόμενο και θα περιορίσει το κόστος παραγωγής. Είμαι αρκετά σίγουρος ότι αυτό θα οδηγήσει σε ένα άλμα όσον αφορά τις βελτιώσεις.
Ποιον ρόλο θα διαδραματίσουν οι πολυαναμενόμενες μπαταρίες στερεάς κατάστασης;
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης προσφέρουν τη δυνατότητα αντικατάστασης του γραφίτη στον αρνητικό πόλο με μεταλλικό λίθιο, το οποίο θα αυξήσει την αυτονομία κατά 30-40%. Για αυτό η συγκεκριμένη τεχνολογία θεωρείται το «Άγιο Δισκοπότηρο» της έρευνας στον τομέα των μπαταριών. Διαπιστώνω ευκαιρίες, παραμένουν όμως σημεία αβεβαιότητας, καθώς οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης δεν υφίστανται ακόμη σε βιομηχανικό επίπεδο. Θα τεθούν και άλλα θέματα, όπως το κόστος τους.
Τι εννοείτε;
Οι σημερινές μπαταρίες ιόντων λιθίου ακολουθούν μία πτωτική πορεία όσον αφορά το κόστος παραγωγής τους. Με την εισαγωγή αποδοτικών υλικών καθόδου, λιθίου φωσφορικού σιδήρου, έχουν ήδη πλησιάσει το σημαντικό όριο των 100 δολαρίων ανά kWh. Αυτό είναι το μαγικό όριο, κάτω από το οποίο ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο καθίσταται φθηνότερο από το αντίστοιχο με κινητήρα εσωτερικής καύσης. Δεν είναι όμως ακόμη εφικτό να πούμε πόσο γρήγορα θα επιτευχθεί κάτι τέτοιο με τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης.
Τι βελτιώσεις θα πρέπει να περιμένουν οι οδηγοί;
Αυτονομία αρκετά πάνω από τα 500 χλμ. θα είναι σύντομα πραγματικότητα. Ακόμη και 1.000 χλμ. είναι πιθανά. Σε κάθε περίπτωση, η εξέλιξη των αυτοκινήτων βρίσκεται στο σωστό δρόμο. Από την άλλη, προβλέπω δυσκολίες στην προσφορά επαρκούς δικτύου φόρτισης. Χρειαζόμαστε ένα εκτεταμένο δίκτυο με ισχυρούς ταχυφορτιστές. Θα πρέπει οι κάτοικοι των πόλεων που δεν διαθέτουν το δικό τους επιτοίχιο φορτιστή (wallbox) να φορτίζουν το ηλεκτρικό τους αυτοκίνητο. Και θα πρέπει να είναι στάνταρ το κόστος φόρτισης σε δημόσιο σταθμό. Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα έχουν το χαμηλότερο αποτύπωμα άνθρακα από κάθε άλλη κατηγορία στον τομέα των επιβατικών αυτοκινήτων. Θα πρέπει άρα να εξασφαλίσουμε ότι η ηλεκτροκίνηση θα κυριαρχήσει.
Εκφράζεται συχνά κριτική για την εξόρυξη των πρώτων υλών των μπαταριών, του κοβαλτίου και του λιθίου. Βλέπετε κάποιες εναλλακτικές;
Το κοβάλτιο χρησιμοποιείται κυρίως στις μπαταρίες των κινητών τηλεφώνων και των laptop, αλλά και σε κοπτικά εργαλεία. Όσον αφορά τα ηλεκτρικά οχήματα, μία ολοκληρωτική έξοδος μοιάζει να είναι εφικτή και αναγκαία. Όχι μόνο όσον αφορά τα ανθρώπινα δικαιώματα, αλλά και λόγω των περιορισμένων αποθεμάτων. Μία καλή εναλλακτική είναι ήδη διαθέσιμη στο πρόσωπο του λιθίου φωσφορικού σιδήρου, ένα υλικό που είναι αποδοτικό με βάση το κόστος του, βιώσιμα διαθέσιμο και μη τοξικό. Το λεγόμενο οξείδιο του μαγγανίου θα μπορούσε επίσης να είναι μία λύση. Από την άλλη, δεν υπάρχει μία πειστική εναλλακτική για το λίθιο. Εντούτοις, θεωρώ ότι η κατάσταση σε αυτόν τον τομέα δεν είναι κρίσιμη, καθώς τα παγκόσμια αποθέματα λιθίου είναι πολύ μεγαλύτερα από αυτά του κοβαλτίου. Και υπάρχουν ήδη εναλλακτικές στην εξόρυξη λιθίου από αλμυρές λίμνες.
