വൈദ്യുതിയിൽ ഇനി ബാറ്ററി വിപ്ലവം 


FEBRUARY 23, 2021, 11:37 AM IST

ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററി കൈകളിൽ കൊണ്ട് നടക്കാവുന്ന ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ ആദ്യമായി ഉപയോഗിച്ചുതുടങ്ങിയത് 1991ലായിരുന്നു.

അതേത്തുടർന്ന് ലാപ്ടോപ്പുകളിൽ അതുപയോഗിച്ചുതുടങ്ങി. ഒരു ദശകം പിന്നിട്ടപ്പോഴേക്കും സ്മാർട്ട് ഫോണുകളിലും കൊണ്ടുനടക്കാൻ കഴിയുന്ന ഉപകരണങ്ങളിലുമെല്ലാം ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുന്ന ബാറ്ററികളുടെ സഹായത്തോടെ ആപ്പിൾ കമ്പനി പോലുള്ള ടെക് വമ്പന്മാർ ഉയർന്നുവന്നു.

ബാറ്ററികൾ പിന്നീട് വാഹനങ്ങളിലേക്കും കടന്നുചെന്നു. അപ്പോഴും അടിസ്ഥാന സാങ്കേതികവിദ്യ ഒന്നുതന്നെയായിരുന്നു. ലിഥിയം അയോണുകൾ ഒരു ദ്രാവകത്തിലൂടെ  ഊന ധ്രുവത്തിൽനിന്നും ധന ധ്രുവത്തിലേക്കും അവിടെനിന്നും തിരിച്ചും സഞ്ചരിക്കുന്നു. 

എന്നാൽ അതൊരു തുടക്കം മാത്രമായിരുന്നു. ഒരു ദശകത്തിനു ശേഷം വിലയിൽ വലിയ കുറവനുഭവപ്പെട്ടപ്പോൾ ബാറ്ററികൾ വലിയ മാറ്റങ്ങളുടെ ഒരു ഘട്ടത്തിലേക്കുയർന്നു. ചെറിയ ഉപകരണങ്ങളിൽ മാത്രമല്ല, ലോകം വൈദ്യുതി ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതിയിൽത്തന്നെ അത് മാറ്റം വരുത്തി. 

ഊർജ്ജമേഖലയിൽ, വഹിക്കാൻ കഴിയുന്നതായ ഈ ബാറ്ററികൾ ഉപയോഗപ്പെടുത്തി കമ്പനികൾ ഊർജ്ജം സംഭരിച്ചു സൂക്ഷിക്കുകയും ആവർത്തന സ്വഭാവമുള്ള ഉറവിടങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും. വാഹനവ്യവസായത്തിൽ ഒരു നൂറ്റാണ്ടോളമായി ആധിപത്യം വഹിക്കുന്ന ഗ്യാസ് കൊണ്ട് പ്രവർത്തിക്കുന്ന എഞ്ചിനുകൾക്ക് അത് വലിയൊരു വെല്ലുവിളിയാകുകയും ചെയ്തു. ഇപ്പോൾ ഗ്യാസ് എഞ്ചിനുകളെക്കാൾ വില കൂടുമെങ്കിലും അടുത്ത 5 വർഷങ്ങൾക്കുള്ളിൽ അതേവിലക്കുതന്നെ ഇതും ലഭ്യമാകും. 

ഈ ബാറ്ററി സൃഷ്ടിക്കുന്ന നേട്ടങ്ങൾ തുടരും. ഇപ്പോൾ ബാറ്ററി സെല്ലുകൾക്കുള്ള ആവശ്യം ഏറ്റവും വർദ്ധിച്ചിട്ടുള്ളത് ഇലക്ട്രിക്ക് വാഹനങ്ങൾക്കായാണ്. ആവശ്യം വർദ്ധിക്കും തോറും  വിലയിൽ കുറവുണ്ടാകും. വ്യവസായങ്ങളിലാകെ പരിവർത്തനമുണ്ടാക്കുന്ന ഒരു ശക്തിയായത് മാറും. 2035 ആകുമ്പോഴേക്കും പെട്രോൾ, ഡീസൽ വാഹനങ്ങൾ  കമ്പനിയുടെ  ഷോറൂമുകളിൽ ഉണ്ടാകില്ലയെന്നാണ് ജനറൽ മോട്ടോഴ്‌സ് പ്രഖ്യാപിച്ചിട്ടുള്ളത്. 

ബാറ്ററിയുടെ പ്രചാരം ക്രൂഡ് ഓയിലിനും അതിന്റെ ഗ്യാസോലിൻ പോലുള്ള ഉപോല്പന്നങ്ങൾക്കും പ്രധാനമായും വൈദ്യുതോൽപ്പാദന നിലയങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രകൃതിവാതകത്തിനും ഉള്ള ആവശ്യം കുറയ്ക്കും. ഖനനവും ബാറ്ററിയുടെ ഉൽപ്പാദനവും കുറഞ്ഞ തോതിൽ ഹരിതഗൃഹ വാതകങ്ങൾ പുറന്തള്ളുമെങ്കിലും, വാഹന-ഊർജ്ജ മേഖലകളിലുള്ള ബാറ്ററികളുടെഉപയോഗം പൊതുവിൽ വാതകങ്ങളുടെ പുറന്തള്ളൽ കുറക്കുകയും കാലാവസ്ഥാ വ്യതിയാനം തടയുന്നതിനുള്ള ശ്രമങ്ങൾക്ക് ഉത്തേജനമാകുകയും ചെയ്യും.   

യുഎസിൽ അന്തരീക്ഷത്തിലേക്കുള്ള പുറന്തള്ളലിന്റെ നാലിലൊരു ഭാഗവും വൈദ്യുതിനിലയങ്ങളിൽ നിന്നുമാണ്.കാറുകൾ, വാനുകൾ തുടങ്ങിയ ചെറിയ വാഹനങ്ങളിൽ നിന്നുമുള്ള പുറന്തള്ളൽ 17% മാണ്. റീചാർജ് ചെയ്യുന്ന ബാറ്ററികളുടെ ഉപയോഗം ഇപ്പോൾ ദേശീയസുരക്ഷയുടെ ഒരു വിഷയമായും  വ്യാവസായിക നയമായും മാറിയിട്ടുണ്ട്. ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികളുടെ നിർമ്മാണത്തിനാവശ്യമായ ധാതുപദാർത്ഥങ്ങളുടെയും   ഉൽപ്പാദനപ്രക്രിയയുടെയും നിയന്ത്രണം  എണ്ണസുരക്ഷിതത്വത്തിന്റെ 21 നൂറ്റാണ്ടിലെ രൂപമായി മാറി. 

ബാറ്ററികളിൽ ഇപ്പോൾ ആധിപത്യം ഏഷ്യൻ രാഷ്ട്രങ്ങൾക്കും കമ്പനികൾക്കുമാണ്. ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികളുടെ 65%വും ചൈനയാണ് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നത്. അതേസമയം ക്രൂഡ് ഓയിൽ ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെ 20%ത്തിൽ കൂടുതൽ വിഹിതം ലോകത്ത് ഒരു രാജ്യത്തിനുമില്ല. 

ഖരരൂപത്തിലുള്ളതുപോലെ പുതിയ രൂപങ്ങളിലുള്ള ബാറ്ററികൾ പുറത്തിറക്കുകയാണ് കമ്പനികൾ. ഖരരൂപത്തിലുള്ള ബാറ്ററികൾ അയോണുകൾ ദ്രാവകത്തിലൂടെയല്ല സഞ്ചരിക്കുന്നതെന്നതിനാൽ അവയുടെ ശേഷി ഉയരുന്നതിനൊപ്പം  വിലകുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതുണ്ടാക്കുന്ന സാമ്പത്തികനേട്ടം ബില്യൺ കണക്കിന് അല്ലെങ്കിൽ ട്രില്യൺ കണക്കിന് ഡോളറായിരിക്കും. 

ഈ രംഗത്ത് പുതിയ കണ്ടുപിടുത്തങ്ങൾക്ക് വലിയ സാധ്യതകളുണ്ട്.ഭാവിയിൽ സ്വന്തം ബാറ്ററി സംവിധാനമുള്ള കെട്ടിടങ്ങൾ ഉയർന്നുവന്നേക്കും. വൈദ്യുതി ഉപയോഗം ഏറ്റവും കൂടിനിൽക്കുന്ന മണിക്കൂറുകളിൽ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുന്ന വിധത്തിൽ അവ ഊർജ്ജം സംഭരിച്ചു സൂക്ഷിക്കും. അതിലൂടെ വലിയ സാമ്പത്തികലാഭമുണ്ടാകും.

ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററി ഉപയോഗിച്ചോടുന്ന ഇലക്ട്രിക്ക് വാഹനം വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ ആദ്യമായി ലഭ്യമായത് 2008ലായിരുന്നു.ടെസ്‌ല  റോഡ്സ്റ്റർ ആയിരുന്നു ആ വാഹനം. ലാപ് ടോപ് ബാറ്ററി സെല്ലുകളിലൂടെ കാറുകൾക്കാവശ്യമായ വൈദ്യുതി നൽകാൻ കഴിഞ്ഞതായിരുന്നു ടെസ്‌ല കൈവരിച്ച നേട്ടം.ലാപ്ടോപ്പുകൾക്കായി ഉൽപ്പാദിപ്പിച്ച ബാറ്ററി സെല്ലുകൾ ഏഷ്യയിൽ നിന്നുമായിരുന്നു ടെസ്‌ല ആദ്യം വാങ്ങിയത്. അന്ന് ഒരു ബാറ്ററിയിൽ 6നും 12നുമിടയിൽ സെല്ലുകൾ ഉണ്ടായിരുന്നു. രണ്ടു സീറ്റുകൾ ഉണ്ടായിരുന്ന റോഡ്സ്റ്റർന് 7000ത്തോളം സെല്ലുകൾ ആവശ്യമായിവന്നു. 

ലോകത്തുൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികളുടെ മൂന്നിൽ രണ്ടു ഭാഗത്തിൽ കൂടുതലും വാഹനങ്ങളിലാണുപയോഗിക്കുന്നത്. 2030 ആകുന്നതോടെ അത് നാലിൽ മൂന്നുഭാഗമായി മാറുമെന്നാണ് കണക്കാക്കുന്നത്.

വൈദ്യുതിഗ്രിഡുകളിലും ഇതേ ബാറ്ററികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.വാഹനങ്ങളിൽ വർഷങ്ങളായി  ഉപയോഗിച്ചത് കാരണം ചാർജ് ചെയ്യുന്നതിലും വൈദ്യുതി പ്രവഹിപ്പിക്കുന്നതിലും ശേഷി കുറയുന്ന ബാറ്ററികൾക്ക് വൈദ്യുതി സംഭരണകേന്ദ്രങ്ങളിൽ പുതിയ ആയുസ്സ് ലഭിക്കുന്നു.ആംസ്റ്റർഡാമിൽ യൊഹാൻ ക്രൂയിഫ്  മേഖലയിൽ 148 നിസ്സാൻ  ലീഫ് ബാറ്ററി പാക്കുകൾ ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ച‌ -അവയിൽ പലതും പുനഃചംക്രമണം ചെയ്തവയാണ്- മൂന്നു മെഗാവാട്ടിന്റെ ഒരു സൂപ്പർ ബാറ്ററി സ്ഥാപിച്ചിട്ടുണ്ട്.കെട്ടിടങ്ങൾക്കുമുകളിൽ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള സോളാർപാനലുകൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുതി അതിൽ സംഭരിക്കുകയും സ്റ്റേഡിയത്തിലെ വൈദ്യുതിആവശ്യങ്ങൾ ക്രമീകരിക്കുന്നതിനായി ഉപയോഗിക്കുകയുംചെയ്യുന്നു. 

ആണവബോംബുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനും ബൈപോളാർ ഡിസോർഡർ എന്നറിയപ്പെടുന്ന മാനസികരോഗങ്ങളുടെചികിത്സക്കും ഉപയോഗിക്കുന്ന വെള്ളിപോലെയുള്ള ലിഥിയം ലോഹത്തിനുള്ളആവശ്യം ആഗോളതലത്തിൽ കഴിഞ്ഞ ഒരുദശകത്തിനുള്ളിൽ മൂന്നിരട്ടിയായി വർധിച്ചിട്ടുണ്ട്.ലിഥിയം ഏറെയും ഖനനംചെയ്യുന്നത് ഓസ്‌ട്രേലിയയിലും ചിലെയിലുമാണ്.അവിടെ ധാരാളം നിക്ഷേപമുള്ളതായി കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്.യുഎസിൽ നെവാഡയിലും നോർത്ത് കരോലിനയിലും ഉൽപ്പാദനംവർധിപ്പിക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങൾ നിക്ഷേപകരുടെ ശ്രദ്ധയാകർഷിച്ചിട്ടുണ്ട്.

സമീപകാലത്ത് വാഹന നിർമ്മാതാക്കളിൽനിന്നുമുള്ള ആവശ്യം വർധിച്ചതിനെത്തുടർന്നു വില പ്രതീക്ഷിച്ചതിനേക്കാൾവേഗതയിൽ കുറഞ്ഞു.ഇന്നിപ്പോൾ ഒരു ഇലക്ട്രിക്ക് വാഹനത്തിന്റെ ബാറ്ററി പാക്കിനും അതിന്റെ മോട്ടോറുകൾക്കുംകൂടി  ജൈവഇന്ധനമുപയോഗിച്ചോടുന്ന ഒരു ഇടത്തരം സെഡാൻ എഞ്ചിന് വേണ്ടതിനേക്കാൾ 4000 ഡോളർകൂടി മാത്രമേ അധികമാകുന്നുള്ളു.2022 ആകുമ്പോൾ വ്യത്യാസം 1900 ഡോളറായി കുറയുമെന്നും ദശകത്തിന്റെ മധ്യമാകുമ്പോഴേക്കും വ്യത്യാസം ഇല്ലാതെയാകുമെന്നും കരുതപ്പെടുന്നു. മില്യൺകണക്കിന് ഇലക്ട്രിക്ക് വാഹനങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാനായി  ശ്രമിക്കുന്ന വാഹനനിർമ്മാതാക്കളായ  ഫോക്സ്‌വാഗൺ, ടെസ്‌ല, ജനറൽ മോട്ടോഴ്‌സ്  എന്നിവ ബാറ്ററിവില കൂടുതൽ താഴ്ത്തുകയാണ്.കൂടുതൽ പ്രചാരം നേടുന്ന  ഇലക്ട്രിക്ക് വാഹന ഗതാഗതത്തിലേക്ക് ആപ്പിൾ,ആമസോൺ തുടങ്ങിയ ടെക് കമ്പനികളും ശ്രദ്ധപതിപ്പിക്കുകയാണ്.

യുഎസ്,യൂറോപ്പ്, ചൈന എന്നിങ്ങനെയുള്ള ലോകത്തിലെ വലിയവിപണികളിൽ കഴിഞ്ഞവർഷം വില്പനനടത്തിയ പുതിയകാറുകളുടെ 4% ഇലക്ട്രിക്ക് വാഹനങ്ങളായിരുന്നു. 2017ൽ ഒരു ശതമാനമായിരുന്നു.2025 ആകുമ്പോഴേക്കും വിപണിയിൽ ഇലക്ട്രിക്ക് വാഹനങ്ങളുടെ വിഹിതം 22% മായി ഉയരുമെന്നാണ് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത്. 

ഒരുനൂറ്റാണ്ടിലേറെയായി വൈദ്യുതിഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന അതേസമയംതന്നെ ഉപയോഗിക്കുന്നവിധമാണ് വൈദ്യുതി ഗ്രിഡുകൾപ്രവർത്തിക്കുന്നത്.പിന്നീടുള്ള ഉപയോഗത്തിനായി സംഭരിച്ചുസൂക്ഷിക്കാവുന്ന സൗകര്യങ്ങളില്ലായിരുന്നു.ചൂടും തണുപ്പും കൂടിയതായദിവസങ്ങളിൽ വൈദ്യുതി ഉപയോഗം കൂടിയസമയത്തെ  ആവശ്യംനിറവേറ്റുന്നതിനായി ഏതാനുംമണിക്കൂർ സമയത്തേക്ക്  പ്രകൃതി വാതകം ഉപയോഗിക്കുന്ന "പീക്കേഴ്സ്" എന്നറിയപ്പെടുന്ന വൈദ്യുതനിലയങ്ങൾ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുകയാണ്  ചെയ്യുന്നത്. 

എന്നാൽ യുഎസിന്റെ പലഭാഗങ്ങളിലും പീക്കേഴ്‌സിന് പകരമായി ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികൾ വലിയതോതിൽ സ്ഥാപിച്ചുകഴിഞ്ഞു.സോളാർ പാടങ്ങളിൽനിന്നുമുള്ള വൈദ്യുതി പകൽസമയത്ത് സംഭരിച്ചുസൂക്ഷിക്കുന്ന ബാറ്ററി സൂര്യാസ്തമയത്തിനുശേഷം വൈദ്യുതിആവശ്യം വർധിക്കുമ്പോൾ അത് ഡിസ്ചാർജ്ചെയ്യുന്നു.

കാറ്റ്, സൂര്യപ്രകാശം എന്നിവയിൽ നിന്നും ക്ളീൻഊർജ്ജം സംഭരിക്കുന്നതിനായി ബാറ്ററികൾ കൂടുതലായിപ്രയോജനപ്പെടുത്താനുള്ള സംരംഭങ്ങളുമുണ്ട്. ഇത് പീക്കേഴ്‌സിന് മാത്രമല്ല, ദശകങ്ങളോളം വൈദ്യുതിവിൽപ്പനയിൽ തങ്ങളുടെ കുത്തകനിലനിൽക്കുമെന്ന് കരുതിയിരുന്ന  പരമ്പരാഗത വൈദ്യുതനിലയങ്ങൾക്കും ഭീഷണിയാണ്. 

യുഎസിൽ ജിഗാവാട്ട് ശേഷിയുള്ള 800 വൈദ്യുതി നിലയങ്ങളിൽ വാതകവും കൽക്കരിയും ഉപയോഗിച്ചു പ്രവർത്തിക്കുന്ന 100 ലധികം നിലയങ്ങളുണ്ട്. അവ ഉടൻതന്നെ സാമ്പത്തികമായി ചെലവേറിയതും ആവശ്യമില്ലത്തവയുമായി മാറും. ബാറ്ററിയിൽ വൈദ്യുതിസംഭരണത്തിനുള്ള വലിയഅവസരമാകും ലഭിക്കുക. 

2010 നു ശേഷം ബാറ്ററിയുടെവിലയിൽ വലിയകുറവ് സംഭവിച്ചു.അന്ന് മണിക്കൂറിൽ കിലോവാട്ട് ശേഷിയുള്ള ബാറ്ററിക്ക് 1000 -1200 ഡോളറിനു മദ്ധ്യേ വിലയുണ്ടായിരുന്നു. ഇന്നിപ്പോൾ 125 ഡോളറോളമായി കുറഞ്ഞു.ഉൽപ്പാദന ശേഷിയിൽ സംഭവിച്ച വർധനവും ബാറ്ററിയുടെ രൂപകല്പനയിലും രസതന്ത്രത്തിലെ സംഭവിച്ചമാറ്റങ്ങളും അതിനുകാരണമായി.ഭാവിയിൽ 80 ഡോളർവരെയായി കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള സാധ്യതയാണ് വിദഗ്ധർ കാണുന്നത്. 

രാജ്യത്തിനുള്ളിൽ  ഇലക്ട്രോണിക്സ്,രാജ്യരക്ഷ വ്യവസായങ്ങളെ ലക്ഷ്യമിട്ട് ബാറ്ററി വ്യവസായം പരിപോഷിപ്പിക്കുന്നതിനായി കഴിഞ്ഞവർഷം യുഎസ് വിവിധഏജൻസികളുടെ ഒരു കൺസോർഷ്യം സ്ഥാപിക്കുകയുണ്ടായി.യൂറോപ്യൻ  യൂണിയനും  ബാറ്ററിവ്യവസായം പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ളനയം ആവിഷ്‌ക്കരിച്ചിട്ടുണ്ട്. 

ബാറ്ററിവ്യവസായം ഏറെപുരോഗമിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും ലിഥിയം അയോൺ സെല്ലുകൾക്ക്   തീപിടിച്ചസംഭവങ്ങളുടെചരിത്രം ഒരുവെല്ലുവിളിയായി അവശേഷിക്കുന്നു.ജനറൽ മോട്ടോഴ്‌സ്, ബിഎംഡബ്ള്യു, ഹ്യുണ്ടായി എന്നിവ  കാറുകൾ തിരിച്ചുവിളിച്ചിട്ടുണ്ട്. 

ചാർജിങ് സ്റ്റേഷനുകൾ വേണ്ടത്രയില്ലയെന്നത് ഇലക്ട്രിക്ക് വാഹനങ്ങൾ വാങ്ങുന്നതിൽനിന്നും   ആൾക്കാരെ പിന്തിരിപ്പിക്കുന്നുണ്ട്.ഉദാഹരണത്തിന് 2030 ആകുമ്പോൾ  സാൻഫ്രാൻസിസ്‌കോയിൽ 5100 ചാർജിങ് സ്റ്റേഷനുകളെങ്കിലും  ആവശ്യമാണ്.എന്നാൽ 2019 ൽ 834 എണ്ണം മാത്രമാണുണ്ടായിരുന്നത്.അത്രയും ചാർജിങ് സ്റ്റേഷനുകൾ വരുമ്പോൾ നഗരത്തിൽ ഇന്നുപയോഗിക്കുന്നതിനേക്കാൾ 7% കൂടുതൽവൈദ്യുതി  ആവശ്യമായിവരും. 

ഇതൊക്കെയാണെങ്കിലും ഗ്യാസോലിൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന എഞ്ചിനുകളെക്കാൾ വളരെലളിതവും പാർട്സുകൾ വളരെകുറച്ചുമാത്രമുള്ളതുമായ ഇലക്ട്രിക്ക് കാറുകൾ തന്നെയാകും വിപണിയിൽ  ആത്യന്തികമായ വിജയംനേടുകയെന്നാണ് വിദഗ്ധരുടെഅഭിപ്രായം.ഒരു നൂറ്റാണ്ടോളം സമയമെടുത്താണ് ഇന്റേണൽ കമ്പസ്റ്റൈൻ എഞ്ചിനുകൾ (ഐസിഇ)അവയുടെ പൂർണ്ണതയിലേക്കടുത്തത്.എന്നാൽ ഐസിഇ യുഗം  അവസാനിക്കുകയാണ്.