Vihreä siirtymä – riittääkö litium?

Vihreässä siirtymässä – toisin sanoen siirtymästä fossiilisesta, saastuttavasta energiasta uusiutuvaan, puhtaaseen energiaan – avainteknologioita ovat tuuli- ja aurinkoenergia sekä akut. Valmistussarjojen kasvu ja arvoketjuissa tapahtuva oppiminen ovat johtaneet niiden yksikkökustannusten trendinomaiseen laskuun.

Akkujen tehtävä on tasata tuuli- ja aurinkoenergian vaihtelevaa tuotantoa sähköverkoissa sekä toimia energiavarastona sähköisen liikenteen tarpeisiin. Tämä on herättänyt kysymyksiä siitä, tuleeko litiumin saatavuus olemaan riittävää vastaamaan kasvavaan kysyntään.

Kemiallisista komponenteista ja materiaaleista riippuen, akkujen ominaisuudet ovat erilaisia mm. tehotiheyden, käyttöiän ja suurimman lataus- ja purkutehon suhteen. Litiumin suosio perustuu siihen, että sen käyttö mahdollistaa akussa suuren energiatiheyden. Tällainen akku tarjoaa perinteisiin akkuteknologioihin verrattuna pidemmän käyttöajan tai kevyemmän akun.

Paljonko litiumia sitten on saatavana? Kuvassa 1 USA:n geologian tutkimuskeskuksen raportti arvioi tunnettujen litiumvarantojen riittävyyttä. Nähdään, että vuoden 2022 kulutuksella litiumvarannot riittäisivät 200 vuoden ajan. Koska raportissa puhutaan tunnetuista varannoista, on ilmeistä, että niitä tullaan löytämään lisää (kuten esimerkiksi on löydetty myös maaöljyä, jonka varhaisten arvioiden mukaan olisi pitänyt jo kauan sitten loppua).

Lisäksi on syytä korostaa, että litium ei kulu käytössä. Litium on alkuaine, maasta kaivamisen jälkeen se on kierrätettävissä periaatteessa loputtomasti.

Litiumia olisi myös saatavana merivedestä, tunnettuihin varantoihin nähden tuhansia kertoja enemmän. Tekniikka sen tehokkaaksi erottamiseksi on tällä hetkellä laboratorioasteella.

Litiumin riittävyys ei ole nousemassa esteeksi, ainakaan meidän elinaikanamme. Lisäksi on olennaista, että litiumin käyttö ei ole välttämätöntä kaikissa akkujen käyttökohteissa.

Akkuteknologian viimeaikainen kehitys on lähtenyt liikkeelle kannettavien laitteiden ja sähköistyvän liikenteen tarpeista. Nämä käyttökohteet asettavat akuille monia vaatimuksia: vaaditaan keveyttä, nopeaa ladattavuutta, suurta tehotiheyttä sekä tärinän ja lämpötilavaihteluiden sietoa. Mutta kun ollaan lisäämässä akkua sähköverkkoon, sijoitetaan akku kiinteästi asennuspaikkaan jossa on vakaat olosuhteet, esimerkiksi rakennuksen kellariin tai teollisuusalueen halliin. Tällaiset käyttöolosuhteet antavat paljon enemmän vapauksia akkukemikaalien ja akun rakenteen suhteen.

Tällä hetkellä suurimmat odotukset kiinteän sähköverkon akkujen avainteknologiaksi kohdistuvat natrium-ioniakkuun. Sen suurin etu on natriumin runsas esiintyminen maaperässä, mikä helpottaa materiaalien saatavuutta ja alentaa hintaa. Hintojen odotetaan alittavan litiumiin perustuvien akkujen hintatason jo lähivuosien aikana (kuva 2).

Yhteenveto: litiumin saatavuus ei ole rajoittava tekijä vihreässä siirtymässä ainakaan lähivuosikymmenten aikana ja muutenkin kysymys sen riittävyydestä lähinnä koskee sähköistyvää liikennettä, joka on vain yksi osa-alue vihreän siirtymän kokonaisuudessa.