Nykyään energian varastoinnissa litiumiakkupaketeilla on suuri merkitys, koska ne tuovat paljon tehoa suhteellisen pienten kokoisiin tiloihin säilyttäen silti hyvän tehokkuustason. Näistä akkupaketeista suurin osa kuuluu kahteen pääkategoriaan: litiumioni- ja litiumpolyymierversioihin. Litiumioniakkujen suosio on viime aikoina kasvanut merkittävästi sen vuoksi, että ne pystyvät säilyttämään suuren määrän varausta. Tämä selittää miksi niitä käytetään laajasti älypuhelimista sähköajoneuvoihin asti. Näiden akkujen hyödyllisyyttä lisää niiden kyky varastoida sähköä, joka voidaan ottaa käyttöön vasta kun sitä tarvitaan. Tämä ominaisuus on tehnyt niistä välttämättömiä kaikissa teknisissä laitteissa ja suurempien kokonaisuuksien energiaratkaisuissa, joissa luotettava virtahuolto on erityisen tärkeää.
Litiumpatteristot ovat tärkeässä roolissa modernien energiavarastoratkaisujen yhteydessä, erityisesti silloin, kun on tärkeää pitää sähkön saanti vakiona huolimatta käyttötason vaihteluista. Näihin pattereihin voidaan varastoida ylijäämäsähköä, jota tuotetaan, kun kysyntä on matalaa, ja varastoitua energiaa voidaan taas purkaa järjestelmään, kun kulutus kasvaa. Tämä ominaisuus tekee niistä erittäin hyödyllisiä uusiutuvien energialähteiden, kuten aurinkopaneelien ja tuuliturbiinien, integroimisessa olemassa oleviin sähköverkkoihin. Kun tarkastellaan sähköverkkojen toimintaa päivittäin, nämä patteristot auttavat ylläpitämään tasalaatuista palvelua, takaamaan, että tarjonta vastaa käyttäjien tarpeita jokaisella hetkellä, ja edistämään vihreämpää energiankulutuksen tulevaisuutta eri sektoreilla.
Nykyään energian varastointivaihtoehdot ovat melko laajat. Näemme kaikenlaista lämpövarastointia, joka pitää ylimääräisen lämmön käytettävissä tarpeen mukaan, mekaanisiin menetelmiin, kuten pumpattuun vesivarastointiin, jossa vettä siirretään ylämäkeen ja vapautetaan myöhemmin. Kolmas tärkeä kategoria on sähkökemiallinen varastointi, jossa litiumakut ovat tällä hetkellä ylivoimaisesti yleisin valinta, koska ne tuovat paljon tehoa suhteellisen pieniin tiloihin ja toimivat silti melko tehokkaasti. Litiumpohjaiset järjestelmät ovat tulleet ehdottoman välttämättömiksi hallinnoimaan epäjatkuvaa aurinko- ja tuulivoiman tuotantoa. Ilman niitä koko sähköverkkomme joutuisi vaikeuksiin tarjonnan ja kysynnän tasapainottamisessa päivän aikana.
Energian varastointi on muodostunut ehdottoman välttämättömäksi nykyaikaisille sähköverkoille. Näillä järjestelmillä on useita tärkeitä tehtäviä, kuten kuormien tasaus verkossa, koko järjestelmän toiminnan ylläpito ja mahdollisuus hyödyntää kaikki aurinkopaneelit ja tuuliturbiinit, joita asennetaan yleisesti. Onhan selvää, että aurinko ei paista koko vuorokauden ajan eikä tuuli puhalda jatkuvasti. Kun sähköä tuotetaan ylimäärin, esimerkiksi aurinkoisena päivänä, kun kysyntä on matalaa, varastointiratkaisut tallentavat tuon energian myöhempää käyttöä varten. Kun sitten kaikki palaavat työmatkaltaan ja käynnistävät kodinkoneensa samaan aikaan, varastoitu energia päästetään takaisin sähköverkkoon. Tämä auttaa pitämään sähkön saannin vakiona ilman, että vanhoja hiilivoimaloita tarvitsee käynnistää vastaamaan äkillisiä kysynnänpiikkejä. Tulevaisuudessa tehokas energian varastointi on ympäristöystävällisen kehityksen lisäksi kriittisen tärkeää, kun siirrytään rakentamaan älykkäämpiä ja reaaliaikaisemmin toimivia sähköverkkoja.
Lithiumakkupaketit erottuvat todella energian varastoinnissa, koska ne tuovat paljon tehoa pienten tiloihin ja ovat samalla melko tehokkaita. Vertaa vanhoja lyijyakkujen malleja näihin uusiin litiummalleihin – ero on kuin yöllä ja päivällä. Litium pystyy pitämään paljon enemmän energiaa lähes samassa tilassa, mikä selittää, miksi ihmiset valitsevat ne tiloihin, joissa tila on tärkeää, kuten sähköautoihin ja niin sanottuihin kannettaviin sähköasemiin, joita nykyään kuljetetaan mukana. Mielikuvituksellinen puoli? Ne kestävät pidempään samalla varastoidulla energiamäärällä, mikä käytännössä tarkoittaa paljon kenen tahansa kannalta, joka tarvitsee luotettavaa virtaa liikkeessä olemiseen ilman, että tarvitsee jatkuvasti etsiä pistorasiaa.
Litiumakkupaketit kestävät paljon kauemmin ja niiden suorituskyky säilyy stabiilina useiden lataus- ja purkukertojen ajan, mikä on suuri etu kaikille, jotka etsivät pitkän aikavälin ratkaisuja. Useimmat litiumakkupaketit kestävät 2000–5000 lataus- ja purkukierrosta ennen kuin ne täytyy vaihtaa, mikä on selvästi toisten akkuvaihtoehtojen edellä. Lyijyakkujen kohdalla on esimerkiksi havaittavissa, että ne kestävät tyypillisesti vain 300–500 kierrosta ennen kuin niiden suorituskyky heikkenee merkittävästi. Tesla ja Panasonicin kaltoisten yritysten tutkimustiedon mukaan litiumakut todella kestävät perinteisiä vaihtoehtoja kymmenkertaisesti kauemmin useimmilla sovellusalueilla. Laajempi käyttöikä tarkoittaa parempaa rahallista arvoa pitkäaikaisessa käytössä, ei puhuttakaan siitä, miten nämä akut auttavat tasapainottamaan sähkökuormia ja parantamaan koko energiavarastojen luotettavuutta sähköverkon laajuisissa energiavarastoratkaisuissa.
Litiumparistojen lataus- ja purkauksennopeudet ovat todella tehokkaita, mikä toimii hienosti energian hallinnassa lennosta. Otetaan esimerkiksi sähköautot, joiden täytyy ladata nopeasti, jotta kuljettajat eivät joudu odottamaan tunneittain latauspisteissä. Kun on kyse esimerkiksi kannettavista varavirtalähteistä tai suuremmista energiavarastojärjestelmistä, nopea reaktio tarkoittaa, että tarvittaessa energiaa saadaan nopeasti käyttöön. Tämä on itse asiassa melko tärkeää, koska uudet energialähteet, kuten aurinkopaneelit ja tuuliturbiinit, eivät tuota energiaa tasaisesti koko päivän ajan. Kyky reagoida nopeasti muuttuviin olosuhteisiin on syy siihen, miksi suurin osa nykyaikaisista sähköverkkoyhtiöistä tukeutuu nykyään vahvasti litiumakkutekniikkaan. Se nimittäin tekee koko järjestelmästä huomattavasti joustavamman ja luotettavamman.
Litiumakkupaketit toimivat erinomaisesti monissa eri tilanteissa, etenkin kannettavien sähköasemien osalta. Näistä sähköasemista on tullut viime aikoina melko yleisiä, koska ne saavat paljon energiaa pieniin tiloihin ja ovat silti tehokkaita ja helppoja kantaa mukana. Kun kotona ei ole sähköä saatavilla tai sattuu odottamattomia sähkökatkoja, nämä laitteet ovat hyödyllisiä. Lisäksi neuvokkaat retkeilijät tai muilla ulkoiluharrastajat pitävät niistä erittäin paljon, koska tavalliset pistorasiat eivät ole aina saatavilla kaukana sijaitsevissä paikoissa. Otetaan esimerkiksi Jackery Explorer -sarja. Tämä tietty merkki erottuu vaikuttavalla varastointikyvyllään, useilla tavoilla ladata useita laitteita yhtä aikaa, ja se ei myöskään paina liikaa huolimatta siitä, kuinka paljon tehoa sen sisällä on. Siksi retkeilijät ja perheet, jotka valmistautuvat hätätilanteisiin, valitsevat usein ensimmäiseksi tämän mallin.
Litiumiakkujen tehtävä ei rajoitu vain kannettavien varavirtalähteiden käyttöön. Ne ovat myös sähköautojen ja uusiutuvan energian järjestelmien ydintä. Kun ihmiset siirtyvät perinteisten autojen käytöstä, sähköautojen käyttöönotto on viime aikoina lisääntynyt voimakkaasti. Miksi? Koska nämä akut voivat tallentaa energiaa tehokkaasti ja ladata nopeammin vanhempiin vaihtoehtoihin verrattuna. Kansainvälisen energiaviraston äskettäinen raportti osoitti, että sähköautojen myynti lähes kaksinkertaistui pelkästään vuonna 2022. Ei ole yllätys, että parempi akkutekniikka on tehnyt autoista käytännöllisempiä arjen käyttöön. Kun kyseessä on vihreät energiahankkeet, litiumiakut auttavat tallentamaan aurinkopaneelien ja tuuliturbiinien tuottamaa sähköä. Tämä tarkoittaa, että kodit saavat sähköä myös silloin, kun aurinko ei paista tai tuuli ei tuule. Lopputuloksena? Fossiilisten polttoaineiden käyttöä vähennetään ja hiilijalanjälkiä lasketaan merkittävästi useilla eri aloilla. Olemme todistamassa, kuinka litiumteknologia muokkaa lähestymistapojamme kohti puhtaan energian käyttöä ja vähentää ympäristövaikutuksia useilla eri aloilla.
Vaikka litiumiakkujen sarjat ovat nykyisten energiavarastojen keskeinen osa, niillä on vakavia turvallisuus- ja ympäristöongelmia. Viimeisin esimerkki on Moss Landingin voimalaitoksella syttynyt tulipalo, joka osoittaa, miten paljon voi mennä pieleen näiden järjestelmien kanssa. Palossa kesti peräti viisi päivää, mikä herätti huolta myrkyllisten kaasujen leviämisestä ilmakehään ja siitä, kuinka vaikeaa on saada tällaiset palot hallintaan sen jälkeen, kun ne ovat syttyneet. Tällaiset tapahtumat korostavat voimakkaasti tarvetta tehokkaille turvatoimille ja asianmukaisille kierrätsohjelmille, joilla vanhat akut voidaan käsitellä oikein. Kierrätys on myös erittäin tärkeää, sillä kun ihmiset hävittävät akkuja laittomasti, se saastuttaa kaatopaikkoja ja vesistöjä. Teollisuuden on parannettava toimintaansa molemmilla alueilla, jos haluamme kestävää energiaa ilman, että aiheutamme uusia ympäristökatastrofeja tulevaisuudessa.
Yksi suuri ongelma, joka valmistajia kohtaa tällä hetkellä, on saada riittävästi raaka-aineita akkujen valmistukseen, erityisesti litiumia ja kobolttia, jotka ovat keskeisiä komponentteja useimmilla nykyaikaisilla akkuja. Kansainvälinen kysyntä näille resursseille jatkaa kasvuansa, ja monet teollisuusanalytiikat ovat huomauttaneet, että saattaa tulla vastaan se, kuinka paljon näitä aineita voidaan todella hankkia. Kun saatavuus kiristyy, hinnat heittelevät usein melkoisesti, mikä vaikeuttaa kuluttajien mahdollisuutta hankkia kustannustehokkaita energiavarastointivaihtoehtoja. Olemme jo nähneet muutoksia siinä, minkälaisia akkuja yritykset kehittävät. Esimerkiksi on ollut havaittavissa selkeä siirtymä kohti litium-rauta-fosfaatti (LFP) -teknologiaa, koska se ei vaadi hankalasti saatavia materiaaleja. Silti on tärkeää löytää parempia keinoja hallita rajallisia resurssejamme, jos haluamme kannettavien sähköasemien ja muiden varastointiratkaisujen pysyvän toimivina ajan mittaan ilman, että ne tulevat liian kalliiksi.
Tulevaisuudessa litiumakustoteknologia on kohtaamassa melko merkittäviä muutoksia näiden akkujen toiminnassa, erityisesti kiinteiden elektrolyyttien suunnittelun nousun myötä. Mikä tekee näistä uusista akkuista niin jännittäviä? No, ne korvaavat perinteisen nestemäisen elektrolyytin jotain kiinteällä. Tämä yksinkertainen vaihto ratkaisee itse asiassa useita ongelmia kerralla. Ei enää tarvitse huolehtia vuotojen tai palon vaarasta vaurioituneiden solujen vuoksi. Lisäksi alustavat testit viittaavat siihen, että näillä kiinteiden elektrolyyttien versioilla voidaan varastoida enemmän energiaa painoyksikköä kohti ja ne kestävät paljon enemmän latausjaksoja ennen kuin niiden suorituskyky heikkenee. Portaattien sähköasemien valmistajille tämä tarkoittaa tuotteiden luomista, jotka eivät ainoastaan kestä kauemmin latauksien välillä, vaan myös kestävät paremmin karua käsittelyä kuljetuksen aikana. Näiden muutosten vaikutukset menevät pitkälti kuluttajalaitteita pidemmälle. Kuvitellaanpa esimerkiksi aurinkopuutot, jotka varastoivat sähköä turvallisesti ilman nykyisten litiumkemiallisen akkujen paloriskejä. Vaikka odotamme edelleen sarjatuotannon saapuvan tasolle, joka vastaa laboratoriotutkimusten läpimurtoja, tähän suuntaan kehitystä on lupaavaa.
Litiumparistot ovat tulleet oleelliseksi osaksi ympäristötavoitteiden saavuttamista ympäri maailmaa, kiitos hallituksen ohjelmien ja yksityisen sektorin investointien, jotka keskittyvät puhdistenergiaisiin. Euroopan ja Aasian maiden hallitukset rahoittavat runsaasti litiumparistoihin perustuvia energianvarastointijärjestelmiä osana strategioitaan siirtyä pois hiilestä ja kaasusta kohti aurinko- ja tuulivoimaa. Saksan tapauksessa valtavat paristovakiintymät auttavat sähköverkon tasapainon ylläpitämisessä, kun uudistuvan energian tuotanto vaihtelee päivän mittaan. Näillä järjestelmillä vähennetään varavoimalaitosten käyttöä ja samalla edistetään maiden nollapäästötavoitteiden saavuttamista. Kasvava kysyntä korostaa, miksi paristokemian jatkuva kehittäminen on niin keskeistä. Ilmastonmuutoksen torjumiseksi tiukkenevien sääntelykehyksien myötä valmistajien on jatkuvasti kehitettävä energiatiheyttä ja elinikää, jos ne haluavat pysyä kilpailukykyisinä tällä nopeasti kehittyvällä markkina-alueella.
Litiumpatteristot ovat erittäin tärkeitä energian tehokkaaseen varastointiin, mikä auttaa uusiutuvan energian toiminnan parantamisessa ja edistää kestävän kehityksen tavoitteita. Näillä patteristoilla voidaan varastoida sähköä, jota tuotetaan esimerkiksi tuuliturbiinien ja aurinkopaneelien avulla, juuri silloin kun niiden tuotanto on käynnissä. Tämä ratkaisee yhden suurista ongelmista, jotka liittyvät uusiutuviin energialähteisiin – ne eivät tuota sähköä jatkuvasti. Varastoidun energian ansiosta meillä on mahdollisuus pitää valot auki myös silloin, kun aurinko ei paista tai tuuli ei tuule, ja tämä vakaus lisää ihmisten halukkuutta siirtyä uusiutuviin energialähteisiin fossiilisten polttoaineiden sijaan. Tämä taas vastaa hyvin monien maiden ympäristötavoitteita. Patteritekniikan parantuessa vuosi vuodelta, meillä on edessämme parantuneet suorituskykymittarit lähes kaikilla osa-alueilla, joten litiumpatteristot näyttävät pysyvän keskeisinä tekijöinä siinä, miten energiaverkostot toimivat tulevaisuudessa.
