Plus en min heeft twee betekenissen. Een batterij heeft nu eenmaal letterlijk een plus- en een min-pool. Maar ook in figuurlijke zin heeft een batterij een plus- en een min-kant, voordelen en nadelen dus. Om te beginnen maar eens de grondstoffen. We horen altijd een hele reeks benamingen voor allerlei kostbare en zeldzame grondstoffen voorbij komen, en geloven dat verder wel. Maar aan grondstoffenwinning zitten nadelen; en die nadelen zijn bij zeldzame en moeilijk te ontginnen stoffen nogal groot.

Heel veel grondstoffen.

Voor een doorsnee batterij moet rond de 11000 kg. aan erts worden gewonnen om de gewenste hoeveelheid lithium te krijgen; voor kobalt ligt dat op 13.500 kg en voor koper op 2250 kg. In totaal wordt rond de 225.000 kg. aan aarde verplaatst, vermalen, en deels vervuild. Voor 1 batterij is o.a. nodig : 11 kg. lithium, 27kg. nikkel, 20 kg. mangaan, 90 kg. koper en 180 kg. aan aluminium, ijzer en kunststof.  En verder staan in het recept van de batterij  ook nog metalen als platinum en iridium, vanadium, chroom. In de motoren worden ook veel (magnetische) materialen verwerkt  zoals neodymium en dyprosium. De verwachting is wel dat we batterijen zodanig kunnen verbeteren dat er veel minder lithium en kobalt nodig zal zijn. Nog een leuk getal: we hebben enorme machines nodig om dit werk te verzetten. De CAT994A verstookt meer dan 80 liter per uur, en verplaatst  zo’n 20 ton (hetgeen uiteindelijk leidt tot 1 batterij).

Veel problemen en nadelen bij die grondstoffen.

In de vergelijkingen van een BEV met een FCEV en een ICE wordt vaak gekeken naar de efficiency op well-to-wheel basis, het percentage van de totale hoeveelheid energie bij het begin (de bron) dat uiteindelijk op de wielen wordt afgeleverd. Vaak zien we ook nog sommetjes over de uitstoot van CO2 voor de verschillende autotypen. Maar een vergelijking op grondstoffen (winning, milieuschade, vervuiling)  is vaak minder duidelijk. Uitbuiting, slechte arbeidsomstandigheden, kinderarbeid etc. blijven goeddeels buiten beeld. Aan de grondstoffenkant  kleven dus de nodige problemen. Maar voor elke auto, voor elk consumptieartikel, spelen vergelijkbare problemen. En daaronder liggen fundamentele problemen. Denk aan ongelijkheid in kansen, in welvaart  en welzijn; de grote schade die overal wordt toegebracht aan natuur en biodiversiteit, aan slechte arbeidsomstandigheden.  Geen reden om dan de nadelen van de batterij te negeren en weg te wuiven, maar enige nuance is op zijn plaats. Veelzeggend overigens dat die zorgen vaak met name worden geuit door mensen die sterk vasthouden aan de auto met verbrandingsmotor, alsof  de ontwikkeling en productie van die auto’s en bijbehorende olieproducten een prettige en schone aangelegenheid was de afgelopen 125 jaar.

 Innovatie dendert door.

Andere typen batterijen kunnen een deel van de oplossing bieden. De Solid State batterij (grootschalige toepassing over 6 tot 8 jaar) is lichter, minder volumineus, kent een hogere energiedichtheid (een factor 4 t.o.v. de lithium ion batterij), en heeft een langere levensduur.  Wat zeker mogelijkheden biedt, is terugdringing van het gebruik en vooral verbruik. De levensduur kan worden verlengd. Er kan aanzienlijk meer dan  nu worden verbeterd in end-of-life : meer recycling, terugwinning (hoewel dat allemaal wel complex is). Het prettige van de solid state batterij is ook nog eens dat bij de productie ervan de uitstoot van CO2 25% ligt onder de Lithium-ion batterij. Het Nederlandse bedrijf Leyden Jar ontwikkelt een batterij met een extreem hoge energiedichtheid, zo’n 70% meer energie dan bij andere technologie; veelbelovend dus. Bij de ontwikkeling van nieuwe batterijtechnologie gaat het ook om andere plussen. Er wordt gewerkt aan reductie van brandgevaar, de combinatie van minder gewicht en ruimtebeslag, minder degeneratie (geleidelijke vermindering van capaciteit door ouderdom), een langere levensduur en meer cycles (het aantal malen opladen en ontladen). En dan nog iets. Batterijen zijn zoals veel onderdelen en componenten onderwerp van heftige concurrentie; tussen bedrijven, maar ook tussen continenten, landen , politieke systemen. China heeft veel grondstoffen in eigen bodem (of andermans bodem maar dat wordt dan al snel met militair machtsvertoon of met de geldbuidel in de Chinese invloedsfeer getrokken). En zoals met al die andere cruciale technologie gaan we meer en meer onze kennis en kunde beschermen, gaan we ontwikkeling en productie veilig stellen door meer in de eigen invloedsfeer te produceren. Daar wordt in het praathuis Europa al heel lang over gedelibereerd, vaak zonder concrete actie. Maar met batterijen gaat het nu echt gebeuren. De VS en Europa staan op het punt om zo’n 165 miljard te gaan investeren : 78 miljard in batterijen, 60 miljard in componenten, 13 miljard in de exploratie, en 12 miljard in raffinage. Het begin is er Fortress Europe. 

 Bottomline

De vraag grondstoffen groeit met 300%. Het aanbod groeit maar met pijn en moeite. De totale voorraad aan grondstoffen is beperkt en, nog serieuzer, is grotendeels in handen van enkele landen. Op zoek dus naar nieuwe technologie, toepassing van andere materialen. De vraag naar zeldzame metalen moet dalen of verschuiven (substitutie). Een andere maar minder populaire oplossing is de capaciteit van batterijen te verlagen (dus de race naar steeds meer en groter te stoppen). Vraag is of consumenten dat gaan accepteren, fabrikanten dit gaan adapteren, en overheden dit gaan afdwingen (via belastingen en subsidies) respectievelijk gaan faciliteren(via een dichte laad infrastructuur bijvoorbeeld). “The end of the battery life”  moet beter worden gemanaged: terugwinning van grondstoffen, hergebruik, andere toepassing zoals stationaire opslag etc. En de waterstof komt(blijft) uiteraard in beeld.

Het blijft een kwestie van twee polen : voordelen en nadelen, plussen en minnen.

. Alle artikelen en blogs , zie: https://www.hansgroenhuijsen.nl/4-fields/

. ruim 40 artikelen rondom de EV, zie https://www.hansgroenhuijsen.nl/category/4fields/electric-vehicle/

. wekelijks mijn blog ontvangen ? Meld je aan  via “aanvraag artikelen” op
https://www.hansgroenhuijsen.nl/inschrijven-kennisblogs/

. ©alle rechten voorbehouden Hans Groenhuijsen, 2022.

T                06-52 58 95 85
M              hans@hansgroenhuijsen.nl
I                 https://www.hansgroenhuijsen.nl
Link           https://www.linkedin.com/in/4fieldshansgroenhuijsen/