Světovému obchodu s bateriemi dominuje vybraná hrstka. Jen šest společností dodalo v roce 2020 87 procent všech bateriových článků do elektromobilů. Firmy BYD, CATL, LG Energy Solution, Panasonic, Samsung SDI a SK Innovation.

Zdaleka největším odběratelem byla společnost Tesla. Ta ve stejném časovém období do automobilů namontovala baterie s celkovou kapacitou 22,5 gigawatthodiny. To bylo téměř stejně jako součet produkce pěti nejbližších konkurentů dohromady: BYD, Hyundai, Mercedes, Renault a Volkswagen.

PořadíFirma
Odběratelé
Výroba (v GWh)Tržní podíl (v %)
Růst mezi lety 2016 a 2020 (v %)
1Contemporary Amperex Technology Co. (CATL)BMW, Dongfeng Motor Corp. Honda, SAIC Motor Corp. Stellantis, Tesla, Volkswagen Group, Volvo Car Group21,5
26
3400

2LG Energy SolutionGeneral Motors, Groupe Renault, Stellantis, Tesla, Volvo, VW Group21,4 26 1193
3PanasonicTesla, Toyota14,1 17 214
4Samsung SDIBMW, Ford, Stellantis, VW Group5,5 7399
5BYD Co.BYD, Ford5,57113
6SK InnovationDaimler, Ford, Hyundai, Kia3,44226
7China Aviation Lithium Battery (CALB)GAC Motor, Zhejiang Geely Holding Group Co.2,73321
8Gotion High-TechChery Automobile Co., SAIC, VW Group1,4223
9Automotive Energy Supply Corp. (AESC)Groupe Renault, Nissan1,42 46
10Ruipu Energy Co. (REPT)Dongfeng, Yudo Auto0,61100
Další4,25122
Celkem81,6100355
Největší světoví výrobci baterií v roce 2020. (Zdroje: IEEE Spectrum, Adamas Inteligence, Businesskora, Electrive, BMW, Ford, Honda, Volvo)

Ve stejné době se zvedla „poptávková tsunami“. Ta vyvolala nebývalý tlak na dodavatelské řetězce materiálů pro baterie a motory a vyvolalo prudký nárůst cen lithia, niklu, kobaltu, neodymu, praseodymu, dysprosia a terbia.

Jak uspokojit poptávku

Jak svět uspokojí svět poptávku po bateriích? Podle Venkata Srinivasana, ředitele Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science, by jen Spojené státy k pokrytí předpokládané poptávky mohly během 15 let potřebovat 20 až 40 gigatováren s celkovou terawattovou kapacitou nových baterií. “Právě teď na to Spojené státy nemají dostatek materiálů, takže klíčem k rozjezdu výroby bude náhrada části dnes používaných materiálů a recyklace,” řekl Srinivasan pro IEEE Spectrum.

General Motors, který se snaží bojovat s dnes dominantními asijskými výrobci, staví v Ohiu a Tennessee továrny s celkovou kapacitou 70 gigawattů. To je dvojnásobek kapacity nevadské gigatovárny společnosti Tesla.

Ford plánuje ve spolupráci s jihokorejskou společností SK Innovation zvýšit do roku 2030 kapacitu v Severní Americe na 140 GW, a celosvětově na 240 GW. Ford odhaduje, že k tomu bude zapotřebí šest továren ve Spojených státech a deset ve zbytku světa.

Tempo růstu je ale již dnes ohromující. Společností CATL (Contemporary Amperex Technology) a LG Energy Solution v posledních čtyřech letech vyrostly řádově o tisíce procent.

Stará technika, nové triky

Rychlý nárůst poptávky může vytvořit něco, co banka Goldman Sachs nazývá „komoditním supercyklem“. Ten může dlouhodobě zatížit dodavatelské řetězce a ceny lithia a dalších materiálů (například vzácných kovů). O přijetí elektrických vozidel také rozhodnou do značné míry vlády a spotřebitelé. Růst a vládní signály v souvislosti s klimatickou krizí však naznačují, že přichází období boomu v oblasti baterií.

Zvláště patrné je v to ve výrobě výkonných článků. Všichni výrobci automobilů se rádi chlubí nejlepším dojezdem nebo výkonem ve své třídě. Navíc mohou zákazníky oslnit rychlým nárůstem těchto parametrů. Energetická hustota bateriových článků se za posledních deset let téměř ztrojnásobila a přední chemické články nyní dosahují mohou obsahovat 300 watthodin na kilogram.

Ale zároveň musí výrobci myslet na to, co do svých baterií dávají. Některé materiály budou nedostatkovější, a tedy dražší než jiné. Příkladem může být kobalt. Ten se z velké části těží v podmínkách, které by do 21. století neměly patřit. A firmy pak samozřejmě slyší i na to, že vzhledem k rozsahu nabídky může jeho cena rychle stoupat.

Rizikový kobalt tak v bateriích nahrazují jiné prvky, především nikl. Závod o zvýšení obsahu tohoto kovu v bateriích vede dnes společnost LG Energy Solution. Výkonné NCMA články (nikl, kobalt, hořčík, hliník) této jihokorejské společnosti budou brzy pohánět Tesly vyráběné v Číně a řadu elektromobilů General Motors. Mají také nejvyšší zastoupení niklu v odvětví: elektrolyt ho obsahuje 88 %.

Přitom kapacita je vyšší než u starších modelů s vyšším obsahem kobaltu. Výrobci tak mohou do daného prostoru vtěsnat více energie a dojezdové vzdálenosti, aniž by museli zásadně měnit konstrukci baterií.

O krůček níže jsou články NCM811 od hráčů, jako je Contemporary Amperex Technology Co. (CATL), LG a SK Innovation, s poměrem niklu, kobaltu a manganu zhruba 8:1:1. Castilloux říká, že jedním z triků je přidat nikl a omezit kobalt a zároveň zajistit tepelnou stabilitu, protože požáry škodí obchodu.

Adamas Intelligence uvádí, že 60 % všech baterií osobních elektromobilů nasazených v roce 2020 bude obsahovat články s vysokým obsahem niklu, jako jsou články NCA nebo NCM řady 6 až 8.

Zkušebnou nové a zatím ve velkém nenasazované technologie NCMA je dnes Čína. Ale výrobci s nimi nechtějí v Číně zůstat, chtějí prorazit na západní trhy.

Ale na technologii je ještě co zlepšovat. Například špičkové články společnosti CATL se v současnosti vyrábí velmi neefektivně. Společnost neustále rychle navyšuje výrobu a procesy ladí teprve postupně. Podle Castillouxe v současné době na každý vyrobený článek CATL s vysokým obsahem niklu připadá zhruba jeden vadný článek, který jde na recyklaci (což je také špatné pro obchod).

Baterie pro masy?

Určitě to nebude jen neustálý pochod směrem k lepším a výkonnějším bateriím. Na výsluní se například vrací lithium-železo-fosfátové (LFP) baterie, které byly kdysi považovány za zastaralé. A to zejména v Číně, kde společnost Contemporary Amperex Technology Co. (CATL), která je nyní největší světovou bateriovou společností, dodává LFP pro standardní model 3 společnosti Tesla.

Elon Musk nedávno vyvoval značnou pozornost, když naznačil, že Tesla dlouhodobě přechází na levnější, bezkobaltové baterie LFP. „To je vlastně dobře, protože železa je na světě dost,“ řekl v červenci 2021 před novináři.

LFP stále tvoří méně než 10 % všech li-ion článků. Ovšem podle analytiků se množství do výrobků článků v druhé polovině roku 2020 meziročně zvýšilo o 600 %. LFP má menší energetickou hustotu než na nikl bohaté litihum-iontové články, ale jejich katodové materiály jsou levnější.

K řešení nevýhod v oblasti účinnosti přispívá konstrukce „cell-to-pack“, která upouští od použití nesčetných válcových článků uspořádaných do modulů. Větší hranolové články se integrují přímo do balení, což šetří místo, snižuje počet součástek a zjednodušuje chlazení a připojení. „Balení je v podstatě jeden velký modul,“ říká Castilloux.

Nejprodávanější čínský elektromobil, Wuling Mini za 4 500 dolarů, používá balíčky LFP od výrobců, jako je Hefei. Srinivasan říká, že LFP se pro některé aplikace jeví jako ideální. “Levnější auto s LFP, které vydrží dlouho a ujede kolem 250 kilometrů, není špatné,” říká.

Objevuje se nový, v podstatě celosvětový trend: výrobci automobilů – včetně General Motors, Tesly a Volkswagenu – používají baterie s vyšším obsahem niklu (a případně dalších dražších surovin) pro vozy s delším dojezdem nebo vozy sportovní. Baterie LFP se pak používají pro levnější, základní modely.

Plánovaná česká továrna na baterie do elektromobilů, takzvaná gigafactory, by mohla vyrobit baterie o kapacitě více než 30 gigawatthodin, což vystačí pro 400 až 800 tisíc osobních automobilů ročně. Záleží na technologii výrobce, respektive výrobců baterií z cínoveckého lithia a kapacitě finálních baterií. To novinářům sdělila mluvčí ČEZ Barbora Peterová. V současném plánu projektu těžby lithia společnosti Geomet, ve které má polostátní ČEZ majoritní podíl, je podle ní vytěžení a následné zpracování 34,5 milionu tun rudy během 21 let od začátku těžby. To se přitom plánuje na rok 2025.

Znamenalo by to tedy nejspíše, že ČEZ plánuje roční kapacity zvažované “obrtovárny” někde v rozmezí 20-50 gigawatthodin roční výroby. Je to samozřejmě pouze hrubý odhad, který je založený na průměrné kapacity baterie elektromobilu kolem 50 kWh (v roce 2021 byla 43 kWh). To je plně srovnatelné s Gigafactory 1, známé také jako Giga Nevada, tedy první závodem tohoto typu, který postavily v Nevadě společnosti Tesla a Panasonic (podíl Panasonicu byl významný a jeho technologie byly pro rozjezd klíčové).

Na pohled není skromný cíl. Nevadská Gigafactory 1 byla v roce 2020 největším výrobnou baterií ve světě a vyrobila baterie s kapacitou cca 37 GWh. ČEZ tedy v podstatě říká, že chce zvládnout podobý úkol jako Tesla. Je ovšem nutné vzít v úvahu, že know-how na stavbu podobných podniků rychle přibývá a postavit desátou či dvacátou továrnu takového typu už nebude tak obtížný úkol jako postavit první. Ale i tak půjde o projekt, na kterém se dá leccos zkazit.

ČEZ si zatím věří: „Zatím jsme neidentifikovali žádné zásadní překážky, které by budoucí těžbě a následnému zpracování bránily. Provádíme desítky zkušebních vrtů a pracujeme na finální ekonomické a technologické studii proveditelnosti. Ta má upřesnit závěry z předběžné studie proveditelnosti a přinést odpovědi na všechny důležité otázky. V zásadě na to, jak otevřít důl a jak těžit a jak pak z vytěženého materiálu získat lithium,“ řekla Peterová. Uvidíme za několik let

Konečné rozhodnutí by podle ní mělo padnout v roce 2023, pak by mohla následovat stavba závodu s tím, že zahájení těžby by bylo v roce 2025. „Paralelně běží práce na povolovacích řízeních včetně běžícího procesu EIA (posudek vlivu na životní prostředí). Nyní čekáme na vyjádření ministerstva, které stanoví oblasti, na které se máme zaměřit při zpracování dokumentace vlivu stavby na životní prostředí,“ uvedla mluvčí.

Potřebujeme ji, tvrdí experti

Vicepremiér Karel Havlíček (za ANO) a generální ředitel ČEZ Daniel Beneš v posledním červencovém týdnu podepsali memorandum o podpoře plánovaného projektu gigafactory v Česku. Zájem podle Havlíčka má Volkswagen (VW), jehož součástí je i česká automobilka Škoda Auto, a korejská LG. Z materiálu, který má ČTK k dispozici, vyplývá, že investice má v první fázi činit minimálně 52 miliard korun a v souvislosti s ní se předpokládá vznik minimálně 2300 nových pracovních míst. Favoritem pro stavbu takzvané gigafactory je areál bývalé hnědouhelné elektrárny Prunéřov 1, kterou loni ČEZ odstavil.

Většina expertů, které nedávno oslovila ČTK, se shodla, že plánovaný vznik továrny na baterie pro elektromobily v Česku je pro tuzemský automobilový průmysl kvůli vývoji na trhu a směřování Evropy k nízkoemisním zdrojům téměř nutností. Šéf ČEZ Beneš v úterý uvedl, továrna na baterie pro elektroautomobily by při optimistickém scénáři mohla v ČR stát mezi roky 2026 až 2028. Dodal, že výše podpory státu pro plánovanou stavbu gigafactory v tuto chvíli není dojednaná, tvořit ji podle něj má přímá podpora i daňové úlevy.

Vedoucí odboru surovinového informačního systému České geologické služby Jaromír Starý uvedl, že v Česku je v současnosti evidováno 571,5 milionu tun rudy s 1,14 milionu tun lithia. Uvedl, že v ČR jsou proti dřívějším třem už jen zhruba dvě procenta světových zdrojů lithia. „Průzkumy a přírůstky zdrojů ve světě pokračují,“ vysvětlil. V Česku je malé množství na ložisku ve Slavkovském lese a naprostá většina na Cínovci. „Předmětem dobývání budou nejbohatší a nejpřístupnější části cínoveckého ložiska,“ dodal.

Prodeje elektromobilů od 2011
Prodeje elektromobilů a plug-in hybridů od 2011 na hlavních trzích

Nejen lithium

Dodejme k tomu, že na Cínovci by se nemělo mluvit pouze o těžbě lithia. Do značné míry by se pokračovalo v tradici místní těžby cínu, ale s podstatně větším důrazem na příměse, které v minulosti nebyly důležité. (Ostatně druhé, menší cínovecké naleziště, je v podstatě skládka.)

Jde o přirozený důsledek vývoje technologií. Například jáchymovský smolinec býval doslova odpad, kterým se zaplňovala nepoužívaná důlní díla, protože nikdo nevěděl o jaderném štěpení. Stejně tak wolfram byl dlouho nevyužitelný, protože ještě nebyly objeveny moderní postupy legování kovů. O lithiu na Cínovci se ví již dávno a před sametovou revolucí se s jeho extrakcí i v menším experimentovalo, ale nebyl pro něj odbyt.

Pestré složení cínovecké rudy znamená, že zpracování by probíhalo v několika krocích. Separace wolframu a cínu se dá nejspíše provádět odstředivou silou, protože nerosty, ve kterých tyto dva prvky jsou na Cínovci obsaženy, jsou poměrně těžké. V podstatě jde o průmyslovou obdobu rýžování zlata, při kterém při rotaci postupně vypadávají z pánve lehčí složky, až na místě zůstanou nejtěžší zlatá zrna.

Cinvaldit, tedy nerost obsahující lithium, by se měl údajně z rozdrcené rudy získávat magnety. Společnost European Metal Holding tvrdí, že by mělo jít o proces velmi efektivní, s výnosem 92 procent, což je z hlediska těžařů výrazné plus.

Skryje se pod zemí?

Zajímavou otázkou bude, jakou přesně technologie firma zvolí. Těžba na Cínovci by byla zřejmě nejlevnější povrchově. Jedna část ložiska totiž dosahuje až k povrchu. Ovšem otevření lomu v centru Cínovce je zcela nereálné, a tak se zatím počítá, že by se horníci vrátili pod zem zhruba ve stejných místech, kde se pohybovali do ukončení těžební činnosti na začátku 90. let.

Většina činnosté, včetně oddělování rud od hlušiny, by snad podle předběžných informací měla probíhat v podzemních prostorách dolu. Na povrchu by měly být patrné jen malé stopy důlní činnosti, například dopravníku k železničnímu nádraží u Dubí, odkud by se materiál měl vozit dále do – zatím hypotetického – zpracovatelského závodu. Podzemní řešení by mělo nejen pomoci splnit ekologické požadavky na provoz a zaručit podporu místních obyvatel, ale také minimalizovat náklady na dopravu.

Pohled na Cínovec
Pohled na Cínovec (Jens Jäpel)

Firma ve své předběžné studii proveditelnosti v roce 2017 odhadovala, že na Cínovci by se cena těžby měla pohybovat kolem 3 500 dolarů za tunu obvyklé prodejní suroviny, tedy uhličitanu lithného (LI2CO3), což je vůbec nejnižší cena ze všech lokalit, kde se lithium těží z pevných hornin.

K nízké ceně má přispět, že se v ložisku budou těžit další suroviny, především cín a wolfram. Bez nich by byly podle dnešních odhadů těžarů provozní náklady téměř o polovinu vyšší a pohybovaly by se někde kolem pět tisíc dolarů na tunu uhličitanu lithného. Dále k relativně nízké ceně přispívají i další skutečnost jako fakt, že horninu lze poměrně snadno drtit a rudy oddělit či lokalita: ložisko není někde uprostřed divočiny, a má tak snadno zaručené dodávky zemního plynu, elektřiny, vody, přístup k dopravní infrastruktuře, dostatečně vzdělaným zaměstnancům atd.

Konečně k něčemu!

Poprvé lidé existenci lithia jako prvku zaznamenali zhruba před dvěma stoletími. Přesně v roce 1817, kdy si švédský chemik Johan August Arfwedson v brazilském nerostu všiml neznámého kovu s vlastnostmi velmi podobnými draslíku či sodíku. Pojmenoval ho lithium, od řeckého výrazu pro „kámen“ (lithos), protože se ho na rozdíl dvou výše zmíněných prvků podařilo objevit v nerostu (draslík byl totiž objeven v rostlinném popelu, sodík byl známý i díky tomu, že je přítomen krvi).

Dlouhou dobu se lithium využívalo spíše okrajově. Úspěšné využití našlo například v psychiatrii při léčbě bipolární poruchy. Své omezení našlo také ve sklářství, kde je důležitou složkou transparentních glazur pro redukční výpal keramiky. Používá se i pro snižování bodu tání, úpravu viskozity a součinitele tepelné roztažnosti (třeba na materiál pro sklokeramické varné desky). Své využití našlo i v metalurgii, kde se využívá zejména k výrobě lehkých slitin pro leteckou a kosmickou techniku

Ale skutečný lithiový boom přišel s rokem 1991, kdy se na trhu poprvé objevily lithium-iontové baterie (tehdy od Sony). Právě „lionky“ byly nezbytným doplňkem moderní spotřební elektroniky a spustily éru moderních elektromobilů. Poptávka po lithiu od té doby roste a využití v bateriích dnes trhu dominuje: v roce 2020 zhruba 70 procent světové využití tohoto kovu směřovalo do výroby baterií. (Druhým nejčastější využití bylo právě ve sklo-keramickém průmyslu.)

V posledních dnech oznámený vznik továrny na baterie pro elektromobily v Česku je pro tuzemský automobilový průmysl kvůli vývoji na trhu a směřování Evropy k nízkoemisním zdrojům téměř nutností. Shodla se na tom většina expertů.

„Vznik aspoň jedné továrny je nutnost, pokud si ČR chce uhájit své pozice v automobilovém průmyslu. Jako mírného favorita vnímám Volkswagen, vzhledem k jeho tradičním vazbám na tuzemskou ekonomiku. Pokud ovšem nepřepálí své požadavky,“ řekl ČTK analytik společnosti ENA Jiří Gavor.

Výkonný ředitel Asociace pro akumulaci energie AKU-BAT CZ Jan Fousek uvedl, že možný vznik gigafactory v ČR asociace velmi vítá. „Evropská komise si stanovila cíl zvyšování udržitelnosti výroby baterií a posilování nezávislosti na dodávkách surovin pro výrobu baterií ze zemí mimo EU. Právě zvyšování výrobních kapacit v Evropě nás k tomuto záměru významně přibližuje,“ podotkl.

Projekt podle něj bude mít opravdovou přidanou hodnotu pouze tehdy, pokud se vládě a investorovi podaří vytvořit celý bateriový hodnotový řetězec – od těžby surovin a jejich zpracování až po druhotné využití a jejich recyklaci. „V naší zemi žije mnoho významných odborníků v oboru i vědců a máme skvělý vzdělávací systém. Byla by proto velká škoda, kdyby se z gigafactory stala další česká montovna,“ řekl Fousek.

Šéf ČEZ Beneš dnes uvedl, továrna na baterie pro elektroautomobily by při optimistickém scénáři mohla v ČR stát mezi roky 2026 až 2028. Podle Fouska je otázkou, zda to není příliš málo ambiciózní. „Aby nám ve srovnání s okolními zeměmi, kde již tyto továrny masivně vznikají, neujížděl vlak,“ dodal.

Podle partnera poradenské firmy EY pro automobilový průmysl Petra Knapa je dnes podepsané memorandum pozitivním vyjádřením vládní podpory a zájmu, které si tak velká potenciální investice zaslouží. „Věřím, že ještě tento rok padne rozhodnutí,“ uvedl. „Velcí investoři se budou rozhodovat podle celkových podmínek a Česko musí představit komplexně konkurenceschopnou nabídku,“ dodal.

Ekonom portálu Capitalinked.com Radim Dohnal míní, že záměr dostat do ČR fabriku na baterie je celkově správný. „Nicméně já bych to nedělal, protože takto podporujeme v lidech pocit, že stát zase zařídí pracovní příležitosti a směřování země. Podstatné bude vědět, kolik bude investiční podpora ze státního rozpočtu,“ dodal. Beneš dnes uvedl, že výše podpory státu pro plánovanou stavbu gigafactory v tuto chvíli není dojednaná, tvořit ji podle něj má přímá podpora i daňové úlevy.

Co je na papíře?

Vicepremiér Karel Havlíček (za ANO) a generální ředitel energetické společnosti ČEZ Daniel Beneš dnes podepsali memorandum o podpoře plánovaného projektu. Zájem podle Havlíčka má Volkswagen (VW), jehož součástí je i česká automobilka Škoda Auto, a korejská LG.

Znění podepsaného memoranda v pondělí schválila česká vláda. Z materiálu, který má ČTK k dispozici, vyplývá, že investice má v první fázi činit minimálně 52 miliard korun a v souvislosti s ní se předpokládá vznik minimálně 2300 nových pracovních míst. Favoritem pro stavbu takzvané gigafactory je areál bývalé hnědouhelné elektrárny Prunéřov 1, kterou loni ČEZ odstavil.

Vláda dnes schválila memorandum mezi státem zastoupeným ministerstvem průmyslu a obchodu a společností ČEZ o podpoře projektu továrny na baterie pro elektromobily v Česku, takzvané gigafactory. Na twitteru to uvedl vicepremiér a ministr průmyslu a dopravy Karel Havlíček (za ANO). Očekávaná investice přes 50 miliard korun podle něj přinese minimálně 2300 pracovních míst. Z materiálu, který měla k dispozici agentura, vyplývá, že investice má v první fázi činit minimálně 52 miliard korun. Havlíček a generální ředitel ČEZ Daniel Beneš memorandum podepíšou v úterý 26. července dopoledne.

Havlíček už loni oznámil, že skupina ČEZ zvažuje v příštích několika letech stavbu továrny na lithiové baterie pro auta v severních Čechách, kterou označil právě jako projekt gigafactory. Na výrobu baterií chce firma spolu s investory z automobilového průmyslu využívat lithium z oblasti Cínovce v Krušných horách. “Jednáme se dvěma hlavními subjekty mezinárodního charakteru. Je to citlivá věc, nechtějí, abychom to příliš komentovali. Jejich názor respektujeme,” řekl ministr minulý týden deníku Právo.

Na začátku června ministr uvedl, že vláda by měla během následujících týdnů rozhodnout o pobídce v řádu jednotek miliard korun, aby v Česku továrna na baterie pro elektroautomobily vznikla. V polovině března ministr řekl Hospodářským novinám (HN), že česká vláda o projektu jedná s německou automobilkou Volkswagen. Volkswagen, jehož součástí je i česká automobilka Škoda Auto, letos v březnu oznámil, že plánuje mít do roku 2030 v Evropě šest továren na baterie.

“ČEZ má zájem realizovat a vláda má zájem podpořit projekt gigafactory produkující baterie pro elektrická vozidla v České republice jako strategický projekt, který urychlí transformaci jak energetického, tak automobilového průmyslu. Záměrem projektu je rovněž vytvoření unikátní příležitosti k transformaci strukturálně postižených regionů v České republice,” stojí v textu memoranda.

Z dokumentu dále vyplývá, že ČEZ je připraven se stát investorem projektu, dodavatelem energií, energetických služeb a lithia z místních zdrojů, zajistit vhodné prostory a zázemí pro realizaci projektu a je rovněž připraven zajistit financování zamýšleného projektu. Vláda prostřednictvím ministerstva průmyslu je pak připravena mimo jiné podpořit zamýšlený projekt vhodnou formu veřejné podpory.

Její výše má podle materiálu poskytnout “efektivní pobídkový stimul pro investora”. Kabinet chce také podpořit investora zajištěním nezbytné dopravní a vzdělávací infrastruktury, služeb veřejného zdraví, sociálních služeb a ostatních nezbytných veřejných služeb. ČEZ a vláda společně pak chtějí společně rozvíjet takzvaný bateriový hodnotový řetězec, zahrnující široké spektrum činností, od těžby surovin až po zpracování baterií k druhotnému použití a jejich recyklaci. Jeho značnou část je podle nich vhodné umístit do ČR.

Lithium je považováno za kov budoucnosti, v Česku jsou podle odhadů asi tři procenta světových zdrojů lithia – naprostá většina na Cínovci a malé množství ve Slavkovském lese. Ložisko u Cínovce je největší v Evropě. Lithium a jeho využití bylo jedním z hlavním témat sněmovních voleb v roce 2017 a vyvolalo spory v tehdejší vládě ČSSD, ANO a KDU-ČSL.

Jižní Korea plánuje do konce tohoto desetiletí investovat do posílení výroby baterií pro elektromobily 40,6 bilionu wonů (35 miliard USD). Chce si tak upevnit pozici velmoci v tomto výrobním odvětví a zvýšit konkurenční tlak na dosud dominantní Čínu a Japonsko. Hlavními investory tohoto ambiciózního plánu budou především velké korejské technologické společnosti LG Energy Solution (LGES), SK Innovation a Samsung SDI.

„Cílem tohoto plánu je zajistit, aby společnostem byly poskytovány náležité pobídky k investicím do výzkumu a vývoje, které jim pomohou stát se na trhu s bateriemi světovými lídry,“ uvádí se v prohlášení korejské vlády. Podle vládního dokumentu se totiž jedná o odvětví, které se má stát životně důležitou součástí budoucí ekonomiky země.

Jihokorejští výrobci baterií pro elektromobily jsou jedni z největších na světě. Svědčí o tom například to, že v první polovině letošního roku jim patřila třetina celosvětového trhu. Korejské firmy navíc stále expandují – budují výrobní závody po celém světě, aby dokázaly uspokojit stále rostoucí poptávku po elektromobilech. Jejich výrobní kapacita se za posledních pět let téměř zečtyřnásobila na stávajících 217 GWh.

Aktuální vedoucí pozici Číny dokládá podle korejské poradenské společnosti SNE Research například to, že čínská společnost Amperex Technology letos sama dodala na světové trhy 31 % baterií. Potenciál dalšího rozvoje je však značný a SNE Research očekává, že globální trh s bateriemi vzroste do roku 2030 ze současných 46 miliard dolarů na zhruba 352 miliard dolarů. „Další investice a podpora jsou v tomto okamžiku naprosto zásadní, protože očekáváme, že tento trh dlouhodobě poroste,“ zdůraznil Yoon Joon-won z korejské investiční společnosti DS Asset Management.

Masivní podpora od státu i firem

Ze tří zmíněných technologických firem zatím nejaktivněji vystupuje společnost LGES, která se již nechala slyšet, že do roku 2030 plánuje investovat do rozvoje bateriových technologií 15,1 bilionu wonů, z toho téměř dvě třetiny – 9,7 bilionu wonů – do výzkumu a vývoje. Vedle toho chce tato firma podpořit i oblast vzdělávání – v Jižní Koreji hodlá v roce 2023 otevřít institut zaměřený na školení v oblasti bateriových technologií.

LGES zásobuje bateriemi velké automobilky, jako je Tesla, General Motors nebo Volkswagen, a poptávka po jejích produktech je tudíž značná – v současné době má nevyřízené zakázky na baterie v hodnotě přes 180 bilionů wonů. Do roku 2023 proto plánuje zvýšit výrobní kapacitu na 260 GWh, díky čemuž by do automobilového provozu mohlo v dohledné době vyjet dalších 3,7 milionu elektromobilů.

Společnosti SK Innovation a Samsung SDI své investiční plány v rámci tohoto vládního projektu zatím nezveřejnily, očekává se však, že Samsung SDI do roku 2030 vloží celosvětově do výzkumu a vývoje více než 9 bilionů wonů. SK Innovation plánuje investovat v příštích pěti letech do výzkumu a výroby doma i v zahraničí kolem 18 bilionů wonů.

Skromněji přispěje korejská vláda, která hodlá do roku 2028 tuto iniciativu podpořit částkou 306,6 miliardy wonů, především pak projekty zaměřené na vývoj baterií příští generace, jako jsou baterie založené na technologiích all-solid-state, lithium-síra a lithium-kov.

Do celé záležitosti se vložil i korejský prezident Moon Jae-in, který oznámil, že státem by měly být podporovány především firmy vyvíjející produkty nové generace, včetně bateriových technologií. Malým a středním firmám by měl vypomoci speciální fond dotovaný 80 miliardami wonů. Ten by měl těmto firmám usnadnit nákup materiálů a komponentů potřebných pro výrobu baterií. Do fondu by měly přispět jak vláda, tak různé finanční instituce a již zmínění tři velcí výrobci baterií, kterým byly od vlády na oplátku přislíbeny daňové úlevy ve výši až 50 %.

Že však poměry mezi korejskými technologickými firmami nejsou tak harmonické, jak by se na první pohled mohlo zdát, dokládá nedávný a stále živý spor mezi LG a SK Innovation na americkém trhu. Společnost LG tam obvinila SK coby konkurenta, že jí ukradl některá obchodní tajemství. Americká komise pro mezinárodní obchod dala LG za pravdu a na deset let zakázala dovoz většiny lithium-iontových baterií od SK na americký trh.

Rychlejší rozvoj brzdí surovinová závislost

Určitým problémem korejských výrobců baterií je, že většinu polotovarů musejí dovážet ze zahraničí, hlavně z Číny a Japonska. Podle společnosti B3 Intelligence, která se zabývá průzkumem trhu, například v loňském roce Čína a Japonsko ovládaly 70,2 % trhu s katodami. Na trhu s anodami byla jejich dominance ještě větší: 91,7 %. S dalšími nezbytnými ingrediencemi pro výrobu baterií – se separátory a elektrolytem – to bylo velmi podobné: tyto dvě země měly tržní podíly 80,3 %, resp. 87,9 %. Pro srovnání: Korea měla na trhu s katodami podíl pouze 19,5 %, v případě anod to bylo 8,3 %, 19,7 % u separátorů a 12,1 % u elektrolytů.

I přes tuto velkou ekonomickou rivalitu se Jižní Korea v loňském roce připojila k Číně a Japonsku, aby si společně stanovily rok 2050 jako nejzazší termín, kdy se stanou uhlíkově neutrálními. Korea plánuje vynaložit na svůj vlastní „Green New Deal“ 42,7 bilionu wonů. Cílem těchto investic by měla být především podpora nízkouhlíkových zdrojů energie a ztrojnásobení výroby obnovitelné energie již do roku 2025.

Druhou možností je pak podzemní těžba na Cínovci, kde působí společnost Geomet, vlastněná k březnu 2021 z 51 procent ČEZ. Zbytek má přes britského prostředníka (European Metals Limited) australská společnost European Metals Holding.

Na tomto ložisku se má provést několik desítek průzkumných vrtů. Ty potvrdily, že na místě by mělo být celkem několik milionů tun lithia. Které samozřejmě tvoří jen malou část z celkového objemu horniny, zhruba 0,7 procenta. Ekonomicky půjde vytěžit samozřejmě jen poměrně malá část celkových zásob (předběžná studie těžařů o proveditelnosti byla založena na předpokladu vytěžení zhruba pěti procent z celkových zásob). Zatím je ale zbytečné předbíhat, skutečnost se může od odhadů dosti lišit.

Zásoby pod Cínovcem představují několik jednotek procent z celkového objemu známých světových zásob. Nejde tedy o ložisko z globálního hlediska klíčové, rozhodně však zajímavé. Obecně platí, že 75 procent zásob dané suroviny je soustředěno do pěti největších nalezišť. Cínovec do „elitní lithiové pětky“ tedy nepatří; existují podstatně větší ložiska například v Jižní Americe.

Mapa okolí Cínovce s vyznačenými čtyřmi průzkumnými prostory, pro která firmy Geomet, respektive její majitel European Metals Holdings, získala průzkumná povolení. Hypotetický důl by měl být přístupný přes jeden vchod kousek nad železniční zastávkou Dubí. (foto Geomet)
Mapa okolí Cínovce s vyznačenými čtyřmi průzkumnými prostory, pro která firmy Geomet, respektive její majitel European Metals Holdings, získala průzkumná povolení. Hypotetický důl by měl být přístupný přes jeden vchod kousek nad železniční zastávkou Dubí. (foto Geomet)

Nejen lithium

Na Cínovci by nemělo mluvit o těžbě lithia. Do značné míry by se pokračovalo v tradici místní těžby cínu, ale s podstatně větším důrazem na příměse, které v minulosti nebyly důležité. (Ostatně druhé, menší cínovecké naleziště, je v podstatě skládka.)

Jde o přirozený důsledek vývoje technologií. Například jáchymovský smolinec býval doslova odpad, kterým se zaplňovala nepoužívaná důlní díla, protože nikdo nevěděl o jaderném štěpení. Stejně tak wolfram byl dlouho nevyužitelný, protože ještě nebyly objeveny moderní postupy legování kovů. O lithiu na Cínovci se ví již dávno a před sametovou revolucí se s jeho extrakcí i v menším experimentovalo, ale nebyl pro něj odbyt.

Pestré složení cínovecké rudy znamená, že zpracování by probíhalo v několika krocích. Separace wolframu a cínu se dá nejspíše provádět odstředivou silou, protože nerosty, ve kterých tyto dva prvky jsou na Cínovci obsaženy, jsou poměrně těžké. V podstatě jde o průmyslovou obdobu rýžování zlata, při kterém při rotaci postupně vypadávají z pánve lehčí složky, až na místě zůstanou nejtěžší zlatá zrna.

Cinvaldit, tedy nerost obsahující lithium, by se měl údajně z rozdrcené rudy získávat magnety. Společnost European Metal Holding tvrdí, že by mělo jít o proces velmi efektivní, s výnosem 92 procent, což je z hlediska těžařů výrazné plus.

Skryje se pod zemí?

Těžba na Cínovci by byla zřejmě nejlevnější povrchově. Jedna část ložiska totiž dosahuje až k povrchu. Ovšem otevření lomu v centru Cínovce je zcela nereálné, a tak se zatím počítá, že by se horníci vrátili pod zem zhruba ve stejných místech, kde se pohybovali do ukončení těžební činnosti na začátku 90. let.

Většina činnosté, včetně oddělování rud od hlušiny, by snad měla probíhat v podzemních prostorách dolu. Na povrchu by měly být patrné jen malé stopy důlní činnosti, například dopravníku k železničnímu nádraží u Dubí, odkud by se materiál měl vozit dále do – zatím hypotetického – zpracovatelského závodu. Podzemní řešení by mělo nejen pomoci splnit ekologické požadavky na provoz a zaručit podporu místních obyvatel, ale také minimalizovat náklady na dopravu.

Geologická mapka ČR s vyznačenými ložisky nerostných surovin, a speciálně ložisky lithia na Cínovci a v lokalitě Krásno (vyznačeno červenémi kroužky) (foto Geologická služba)
Geologická mapka ČR s vyznačenými ložisky nerostných surovin, a speciálně ložisky lithia na Cínovci a v lokalitě Krásno (vyznačeno červenémi kroužky) (foto Geologická služba)

Firma ve své předběžné studii proveditelnosti v roce 2017 odhadovala, že na Cínovci by se cena těžby měla pohybovat kolem 3 500 dolarů za tunu obvyklé prodejní suroviny, tedy uhličitanu lithného (LI2CO3), což je vůbec nejnižší cena ze všech lokalit, kde se lithium těží z pevných hornin.

K nízké ceně má přispět, že se v ložisku budou těžit další suroviny, především cín a wolfram. Bez nich by byly podle dnešních odhadů těžarů provozní náklady téměř o polovinu vyšší a pohybovaly by se někde kolem pět tisíc dolarů na tunu uhličitanu lithného. Dále k relativně nízké ceně přispívají i další skutečnost jako fakt, že horninu lze poměrně snadno drtit a rudy oddělit či lokalita: ložisko není někde uprostřed divočiny, a má tak snadno zaručené dodávky zemního plynu, elektřiny, vody, přístup k dopravní infrastruktuře, dostatečně vzdělaným zaměstnancům atd.

Skladování elektřiny v bateriích je rychle rostoucí obor, který díky klesajícím cenám má ohromý potenciál. V dohledné době také půjde nejspíše do jisté míry o strategický obor. To ostatně naznačuje i jedna nákup z posledních týdnů: Renera, dceřiná společnost ruské státní korporace pro atomovou energii Rosatom, dokončila akvizici 49 % akcií jihokorejské společnosti Enertech International.

Rusko si tak získává zastoupení v oboru, který nepatří mezi jeho silné stránky. Korejská Enertech vyrábí elektrody, lithium iontové akumulátory a různě výkonné systémy pro skladování energie. Především je však součástí dohody i slib o založení ruské továrny na výrobu lithium iontových akumulátorů.

V dnešních poměrech jde spíše o menší podnik: v roce 2030 má mít výrobní kapacitu cca 2 GWh. Pro srovnání, plánovaná berlínská Gigafactory společnosti Tesla by měla výhledově mít výrobní kapacitu 300 GWh baterií ročně. Pro Rusko je to ovšem první krok v oboru, ve kterém jinak výrazně zaostává. V podstatě jde o příležitost, jak se Rosatom (a potažmo tedy ruský stát) mohou k know-how dostat. Je to jen další doklad toho, jak důležitým oborem se výroba baterií stala.

První část továrny má zahájit výrobu v roce 2025. Lithium iontové akumulátory ruské výroby najdou uplatnění v elektrických autobusech, elektromobilech, speciální technice i pro vyrovnávání spotřeby a výroby v přenosové soustavě.

Prudký rozvoj využívání obnovitelných zdrojů, které závisí při výrobě na námi neovlivnitelných přírodních procesech, s sebou nese problém řízení sítě a dodávek elektřiny. Jedním zatím spíše méně důležitým, ale potenciálně klíčovým dílkem z mozaiky řešení, jak tyto zdroje lépe zapojit do stávajících sítí, jsou velká bateriová úložiště. Bateriová úložiště však v posledních letech plní čím dál více funkcí, a to od poskytování podpůrných služeb po nahrazování špičkových zdrojů.

S expanzí dodavatelského řetězce lithium-iontových baterií, kterému v dnešní době jednoznačně dominuje Čína, se v posledních několika letech podařilo značně snížit náklady na výstavbu úložišť. Podle dat americké vládní agentury U.S. Energy Information Administration (EIA) poklesly náklady na výstavbu tamních velkých bateriových úložišť z průměrných 2152 USD/kWh v roce 2015 na 625 USD/kWh v roce 2018, tedy o bezmála 70 %. Ke konci roku 2018 disponovaly Spojené státy podle agentury velkými úložišti o celkovém instalovaném výkonu 869 MW a kapacitě 1236 MWh.

Různé státy, různé ceny

Porovnání nákladů na výstavbu jednotlivých úložišť není vždy jednoznačné. V případě bateriových úložišť lze udávat náklady na instalovaný kW výkonu či kWh kapacity daného úložiště. Poměr výkonu a kapacity se tak může značně lišit, zejména podle aplikace daného úložiště.

Ceny se v USA rovněž liší geograficky, jelikož úložiště plní v různých regionech různé úlohy. Například v oblasti poskytovatele PJM na severovýchodě USA jsou bateriová úložiště podle agentury využívána především pro podpůrné služby v podobě regulace frekvence, tudíž cena vztažená na MWh je vzhledem k nižší kapacitě úložišť vyšší. Průměrná cena projektu v regionu, který PJM pokrývá byla zhruba 1950 USD/kWh. Naopak nejnižší ceny měly projekty na Havaji, kde se ceny byla téměř přesně poloviční: cca 950 UDS/kWh.

Nejvíce bateriových úložišť se dle dat EIA k roku 2019 nacházelo v Kalifornii, která rovněž disponuje nejvyšším instalovaným výkonem v solárních elektrárnách v USA. V Kalifornii lze vzhledem k současnému trendu očekávat v následujících letech intenzivní výstavbu úložišť. Například v letošním roce ve státě byla zahájena výstavba obřího bateriového úložiště o výkonu 182,5 MW s kapacitou 730 MWh.

Podle dat EIA vzrostl instalovaný výkon velkých úložišť v USA v roce 2019 o 152 MW a v období od letošního ledna do července o dalších 301 MW. Ze seznamu plánovaných investic pak podle EIA vyplývá, že v následujících letech by v USA měl výkon velkých bateriových úložišť vzrůst o nejméně dalších 6900 MW, přičemž třetinu z té hodnoty developeři agentuře oznámili mezi letošním dubnem a červencem, tedy během pouhých 4 měsíců.

Vývoj ceny bateriových úložišť v USA podle analýzy agentury EIA
Vývoj ceny bateriových úložišť v USA podle analýzy agentury EIA (foto EIA)

U nás je dráž

V Česku je situace poněkud odlišná. Velká bateriová úložiště pro poskytování síťových služeb u nás mají stále těžké postavení. Kvůli stále ještě platné legislativě mohou poskytovat pouze některé služby v rámci sítě. Čímž samozřejmě trpí jejich rentabilita. A v tuto chvíli nejsou ani žádné velké dotační programy.

Trh je proto výrazně menší a nevyvíjí se zdaleka tak dynamicky jako v USA. Podle Na základě informací od členů asociace AKU-BAT CZ ceny klesly pouze o 10 až 20 procent, uvedl výkonný ředitel asociace Jan Fousek. (Jde o ceny kompletního řešení, nikoliv samotných baterií.) Během roku 2020 se ceny velkého úložiště v Česku pohybovaly tedy zhruba kolem 20 tisíc korun za kilowatthodinu, tedy 20 milionů za megawatthodinu. I v tomto odvětví se objevují úspory z rozsahu, takže cena za menší, například domovní bateriové systémy se pohybuje výše, tak zhruba kolem 30 tisíc korun za kilowatthodinu.

Ceny u nás jsou tedy v roce 2020 v podstatě srovnatelné s průměrnými cenami havajských projektů v letech 2013 až 2018. To není dáno třeba jen obecně nižší mírou zdanění v USA, klíčovou roli v tom bude nejspíše hrát právě vyspělost trhu.

Havaj je specifický stát, který má vzhledem ke své poloze a také malé rozloze velmi drahou elektřinu z klasických zdrojů. Dovoz fosilních paliv je tam drahý, místní zásoby prakticky neexistují. Není divu, že stát zažil veliký boom obnovitelných zdrojů, které v daných podmínkách byly mnohem rychleji konkurenceschopné než jinde. Rozjezd byl tak rychlý, že místní distribuční společnosti omezovaly připojení nových zdrojů, především střešních fotovoltaických elektráren. V takové situaci předvídatelně rychle stoupl zájem o bateriová úložiště. To vedlo k nárůstu konkurence a to následně zase k poklesu cen.

Česká republika zdaleka v této fázi ještě není. Spojené státy, a především tedy státy jako Havaj, kde je z různých důvodů měly baterie lepší startovní pozici a svůj ekonomický smysl, jsou spíše pro nás příkladem do budoucna. Konkrétně do doby, než baterie překonají technické, legislativní a ekonomické bariéry bránící jejich nasazení. Česká síť je nutně nepotřebuje, incentivy jsou menší než jinde, ale časem si své místo najdou.

Elektromobilita má několik velkých problémů. Hlavní je ovšem jeden: cena. Většina uživatelů se k elektromobilům nestaví až tolik odmítavě, a byť elektromobily nejsou v současné podobě vhodné pro každé použití, větší problém je, že si je každý nemůže rozhodně dovolit.

Co se s tím dá dělat? Hlavním část ceny nového elektromobilu tvoří baterie. Cena rozhodně není ani zdaleka tak nízká, aby elektromobily mohly v pořizovací ceně konkurovat cenům se spalovacím motorem. Vývoj musí dále pokračovat.

Tak jak na to?

Různé automobilky na to jdou různě. Informace z vývojových kancelářích automobilek i výrobců baterií máme samozřejmě kusé, ale něco víme, Například společnost General Motors, která se stala v posledních letech „černým koněm“ v závodu o obsazení trhu s elektromobily, spoléhá na „pytlíkové“ baterie.

Vedoucím na trhu je ovšem jednoznačně společnost Tesla. Ta má zřejmě nejlevnější baterie ze všech automobilek, navíc její cenový náskok zřejmě ještě nějakou dobu vydrží. Tesla přitom na rozdíl od GM se na první pohled drží tradiční technologie.

Články v bateriových souborech jejích modelů dodnes velmi nápadně připomínají tužkové baterie. První generace článků Tesly se tak nazývala 18650, protože měla rozměry 18 na 65 milimetrů (tužkové baterie AA mají 14,9 na 50 mm, tyto první baterie Tesly tedy nebyly o mnoho větší). Pak přišly větší 2170 (21 na 70 mm), které měly tedy zhruba o polovinu větší objem. V září 2020 pak Tesla oznámila přechod na větší články 4680, které už mají zhruba pětkrát vyšší kapacitu než původní články18650.

Vnější podoba ovšem trochu klame. Nový článek neobsahuje sice žádné zcela převratné a revoluční novinky, pokud ovšem můžeme věřit prezentaci ze září, představuje citelné vylepšení stávajících technologií. Takové, které může například elektromobily cenově velmi citelně přiblížit běžným vozům a otevřít bateriím i další nové trhy v celém sektoru skladování energie.

Tesla Model Y (kredit Tesla)
Tesla Model Y Tesla Model Y (kredit Tesla)

Bez tabů

Jedna novinka tkví ve způsobu odvodu a přívodu elektřiny ze samotného aktivního materiálu na póly baterie. To mají na starost v článcích malé vodivé prvky – anglicky nazývané „tabs“ – obvykle vyrobené z niklu, hliníku, případně mědi. „Tabs“ jsou jedním ze slabších míst baterie. Když se baterie rychle nabíjí či vybíjí, právě v těchto kovových prvcích vzniká velké množství tepla – což je pro lithiovou baterii samozřejmě velký problém.

Tesla si v květnu podala patent na baterie, které se bez těchto vodivých prvků mají zcela obejít (baterie s „tabless“ elektrodami). Změna by měla údajně výrazně zjednodušit výrobu. Umísťování a připevňování „tabů“ totiž podle Muska i Baglina výrazným způsobem zdržovalo výrobu článků. Proces není okamžitý, a tak se kvůli němu musí článek na své cestě linkou zastavit. Bez těchto prvků se údajně může linka pohybovat v podstatě kontinuálně. Můžeme si ji údajně představit jako například plnicí linku na nápoje.

Odstranění kovových prvků by také mělo údajně velmi výrazně snížit množství odpadního tepla, které vzniká při rychlém nabíjení baterií. Což v důsledku může vést k nabíjení většími proudy a tedy zkrácení zastávek na dobíjecích stanicích.

Samozřejmě to je spíše hypotetická úspora. Rychlost dobíjení do značné míry záleží na parametrech samotných nabíječek, které provozovatel z pochopitelných důvodů nemůže měnit každý rok. Doma také tak velkými proudy těžko bude někdo dobíjet. Rozhodně si ovšem dokážeme představit, že „tabless“ baterie by mohly mít vyšší životnost. Vyšší teploty bateriím rozhodně neprospívají.

Výroba lithiových článků na lince společnosti Panasonic (kredit Panasonic)
Výroba lithiových článků na lince společnosti Panasonic (kredit Panasonic)

Větší, lepší

Nový typ 4680 bude mít pozměněné například i elektrody. Jedna změna bude na tradičně uhlíkové anodě. Uhlík se pro anody používá, protože dobře vede proud, má ovšem poměrně malou kapacitu. Na uložení jednoho lithiového iontu je zapotřebí „klece“ tvořené šesti atomy uhlíku. Naproti tomu například jediný atom křemíku dokáže navázat čtyři atomy lithia.

Tato výhoda je dlouho známá a s křemíkem se hojně experimentovalo, bohužel má i nepříjemné vlastnosti. Významnou je, že po pohlcení elektronů „bobtná“ – velmi výrazně se změní jeho objem, a to několikanásobně (řekněme pro jednoduchost zhruba na trojnásobek původního). Pokud postavíte baterie z křemíku s pomocí běžných postupů, stačí jen několik nabití, anoda se roztrhá na malé kousky a celý článek je k ničemu.

Přesto se v anodách křemík už používá, a nejen u Tesly. Je to totiž jeden z nejnadějnějších způsobů, jak kapacitu baterií zvýšit. Ovšem v současných anodách je křemíku málo, řádově jednotky procent z celkového objemu. Příměs je tak malá, že nárůst objemu není velký problém a zvýšení kapacity o několik procent za něj stojí.

Na Battery Day zaznělo, že množství křemíku by se mělo zvýšit několikanásobně, aby se dojezd při zachování objemu baterie zvýšil cca o 20 procent. Problém s „bobtnáním“ chce Tesla vyřešit tak, že baterie nebude znovu čistě křemíková – bude obsahovat i elastické materiály, které se mohou zmenšit tak, aby se kompenzovalo zvětšování křemíku v anodě. Jak vidno, v tomto ohledu je ještě co zlepšovat.

Změny by se měly dotknout i druhé elektrody, tedy katody (poznámka bokem: v dobíjecích bateriích se samozřejmě role elektrod mění podle toho, zda se nabíjí, či vybíjí, ale pro zjednodušení se jako anoda obvykle označuje elektroda, na které během vybíjení dochází k oxidaci). V první řadě Tesla potvrdila, že se pokusí zbavit kobaltu v bateriích.

Jak již asi víte, kobalt se používá v katodě baterií, obvykle v kombinaci s niklem a manganem v podobě materiálu známého jako NMC. Kobalt je z těchto materiálu nejdražší, navíc je dnes jeho produkce vázána na problematickou těžbu v Kongu.

I proto se většina výrobců snaží kobaltu zcela zbavit. V minulosti byly v NMC ve stejném poměru 1 : 1 : 1 nikl, mangan a kobalt. V nových bateriích ovšem tvoří velkou část materiálu pouze nikl (někdy téměř 90 procent) a kobaltu je cca 5 procent. Tesla tedy znovu není jediná, je v podstatě ilustrací obecného trendu, který by měl zjednodušit a zlevnit výrobu baterií obecně. Tesla možná bude, možná nebude první, důležité je, že vývoj pokračuje. V roce 2021 by mělo být vyrobeno cca 10 GWh těchto baterií, tak uvidíme, jaké informace od výrobce dostaneme – a jaké uniknou.

Model článku 4680 společnosti Tesla
Model článku 4680 společnosti Tesla (kredit Reddit user u/Bimmer3389)

Za sucha to stále nejde

Součástí linky nebude evidentně další technologie, od které si fanoušci hodně slibují. Tesla totiž zhruba v květnu 2019 dokončila koupi firmy Maxwell Technologies. Ta si dala mimo jiné za cíl radikálně zjednodušit jeden ze složitých kroků ve výrobě baterií a vyrábět elektrody „za sucha“.

Dnes se vstupní materiály pro obě elektrody nejprve musí rozpustit, pak lisovat a vysušit. Celý proces nejen výrobu zdržuje, ale také zdražuje, už kvůli nákladům na energie a nutné vybavení.

Maxwell Technologies přišly s demonstrací procesu výroby za sucha, který by se měl bez těchto kroků obejít. Po jeho dotažení do výroby by se obě elektrody měly velmi jednoduše lisovat za sucha a nízkých teplot do požadované podoby tenkého filmu.

Jak ovšem potvrdili Musk a Baglin, zatím jsou k dispozici pouze první prototypy technologie ve velmi malém, v podstatě laboratorním měřítku. Do výroby má tedy proces ještě opravdu daleko a nedá se předpokládat, že by Tesla tuto technologii dokázala dotáhnout do praxe během tří let, jak to slibuje u většiny ostatních „zlepšováků“, které na Battery Day prezentovala.

Nejlepší ve výrobě

Všechna dílčí zlepšení mají jeden hlavní cíl: výrazně zjednodušit, zrychlit a tedy i zlevnit výrobu baterií ve velkém. Tesla, která sází na to, že investory naláká na velké cíle, tak především dala najevo, že hodlá ve výrobě baterií přejít na kvantitaivně novou úroveň.

Firma si dala za cíl vyrobit ročně baterie s celkovou kapacitou od 10 do 20 terawatthodin. Celková roční výrobní kapacita je dnes o dva řády nižší, pohybuje se zřejmě někde v pásmu nad 300 GWh ročně. Rekordní Gigafactory v Nevadě, která ještě není dostavěna, je koncipována na výrobu kolem 150 GWh za rok.

Jak zvýšit výrobu řádově stokrát? Tesla má dva recepty. Stejně jako řada jiných firem samozřejmě chystá stavbu dalších továren na baterie. Ale zároveň tvrdí, že „zlepšováky“ představené v rámci Battery Day mohou velmi výrazně zvýšit výrobu v již stojících továrnách. Kontinuální výroba jednodušších baterií, které pojmou více energie, může údajně zvýšit produkci z jedné linky zhruba sedminásobně.

Toto číslo je nutné brát s rezervou, protože máme k dispozici pouze nablýskanou prezentaci a „tvrdá data“ jsou předmětem obchodního tajemství. Podle odhadů agentury Bloomberg se ceny baterií (kompletních baterií, ne pouze článků) pohybují někde kolem 150 dolarů za kilowatthodinu. Na Battery Day se hovořilo o tom, že zavedení představených novinek by mělo cenu snížit zhruba o něco více než 50 procent.

Pokud by tomu tak bylo, cena by se měla poměrně spolehlivě dostat pod bedlivě sledovanou hranici 100 dolarů za kilowatthodinu. Zhruba na ní by se přitom elektrické vozy mohly v pořizovací ceně začít rovnat vozům se spalovacím motorem. Tedy zhruba na úrovni nového modelu Tesly, jehož existenci Musk v prezentaci potvrdil

Energetická společnost ČEZ zvažuje, že v příštích několika letech v severních Čechách postaví továrnu na lithiové baterie pro auta, prohlásil v březnu ministr průmyslu a obchodu Karel Havlíček. Má jít o jednu z největších investic tohoto druhu ve střední Evropě.

Na výrobu baterií chce firma spolu s investory z automobilového průmyslu využívat lithium z oblasti Cínovce v Krušných horách. Státem ze 70 procent vlastněný ČEZ, hledá partnery v technologiích a autoprůmyslu.

Kontrolu nad těžbou lithia by ČEZ měl získat do 31. března, pokud dobře dopadne výzkum v oblasti. Jde především o to, jestli je možné oddělit lithium od slídy. V německé části regionu, kde je asi třetina zdejších zásob tohoto kovu, se už těží. O “nesmírně zajímavý a cenný zdroj” jde podle Havlíčka i pro Česko.

“To samo o sobě ještě není všechno, protože ta logika by měla postupovat tak, že ČEZ by měl v budoucnu – a to je důležitá zpráva – v regionu severních Čech, tedy v regionu, který je postižen uhlím, vybudovat takzvanou gigafactory,” uvedl ministr. Na kolik by výstavba továrny měla přijít, Havlíček neuvedl, poznamenal ale, že jde o otázku “jednotek let”. ČEZ podle něj nebude jediným investorem. Nyní se dává dohromady “sestava kvalifikovaných investorů i z automobilového průmyslu”.

Výroba článků na lince společnosti Panasonic (kredit Panasonic)
Výroba článků na lince společnosti Panasonic (kredit Panasonic)

ČEZ ovládá cínovecké lithium

ČEZ se loni v listopadu podmínečně dohodl s australskou těžařskou společností European Metals Holdings (EMH) Limited na strategickém partnerství a výrazné investici do projektu těžby lithia na Cínovci. V případě dokončení dohody získá ČEZ za 34,06 milionu eur (zhruba 853 milionů Kč) podíl 51 procent ve firmě Geodet, české dceřiné společnosti EMH, která vlastní práva na těžbu. Mluvčí ČEZ Roman Gazdík na dotaz ČTK uvedl, že firma zvažuje těžbu lithia a uzavřela partnerství se slovenským InoBat, který hodlá budovat továrnu na Slovensku.

“Zkoumáme také možnost výstavby továrny na baterie v severních Čechách. Pro úspěšnou realizaci je nicméně nezbytně nutné vytvořit konsorcium ve spolupráci se zkušeným technologickým partnerem a zástupci automobilového průmyslu,” doplnil mluvčí. ČEZ podle něj nyní jedná o zapojení do projektu s potenciálními partnery, konečné rozhodnutí ale zatím nepadlo.

Gazdík připomněl, že podobné projekty mají nyní v Evropské unii prioritu v návaznosti na význam automobilového průmyslu i ochranu klimatu. “Česká republika je jako významný výrobce automobilů logický kandidát pro rozvoj bateriového průmyslu. Bude důležité, zda se i pro projekty v ČR podaří vyjednat potřebné financování a podporu,” dodal.

Načíst další