Od vozov ťahaných koňmi až po priemyselnú éru uhlia a pary; od vnútorného spaľovania až po alternatívne palivá – naše rozmanité druhy pohonu sa zmenili na nepoznanie. Ďalším pokračovaním tejto série je energia z batérií.
Tento príbeh rozpráva o tom, čo sa stále viac a viac stáva najdôležitejším zdrojom energie, aký človek pozná.
KDE SA TO VŠETKO ZAČALO
V roku 1780 taliansky vedec Luigi Galvani pozoroval niečo, čo chápal ako „živočíšnu elektrinu“. Vo svojom pokuse zavesil nohu žaby na mosadzný háčik a keď sa jej dotkol železným skalpelom, mykla sa.
Galvaniho priateľ Alessandro Volta sa k teórii „živočíšnej elektriny“ staval skepticky a bol presvedčený, že to spôsobujú kovy. V roku 1800 vynašiel prvú skutočnú batériu.
Tvorili ju medené a zinkové kotúče oddelené plátnom namočeným v slanej vode. Skromný začiatok niečoho, čo formovalo moderný svet.
Telefóny, kamery, notebooky aj automobily vo veľkej miere využívajú batérie a tie vďaka rastúcemu trhu s elektromobilmi stále viac naberajú na význame. Našťastie žiadne z nich nepoužívajú ako zdroj energie žaby.
DNEŠNÉ AKUMULÁTORY
Vo všeobecnosti môžeme povedať, že články akumulátora vyrábajú elektrinu prostredníctvom prúdenia elektrónov od zápornej elektródy ku kladnej. Elektromobil máva množstvo takýchto článkov – niekedy aj stovky.
Ako si asi viete predstaviť, veľa článkov v akumulátore znamená značné zvýšenie hmotnosti vozidla. Preto sú akumulátory usporiadané do plochých blokov, ktoré sa umiestňujú čo možno najbližšie k podlahe, aby sa zabezpečilo rovnomerné rozloženie hmotnosti a nízke ťažisko vozidla.
„Dnes dokážeme do rovnakého priestoru vtesnať trojnásobný počet článkov,“ uvádza David Labrosse, ktorý v spoločnosti Kia v Európe dohliada na výskum a vývoj. „Vďačíme za to predovšetkým optimalizácii systému chladenia – namiesto vzduchu používame na chladenie článkov kvapalinu.“
Na rozdiel od spaľovacieho motora sa pri používaní akumulátorov znižuje počet potrebných dielov a súčastí, čo predstavuje aj menej obmedzení pre dizajnérov. Vďaka tomu môžu byť kabíny priestrannejšie a otvorenejšie, dokonca na spôsob salónika.
REČ PEŇAZÍ
Náklady na používanie akumulátorov sú preukázateľne najväčšou prekážkou ich prijatia spotrebiteľmi napriek nedávnemu zníženiu. Podľa spoločnosti Boston Consulting Group klesli tieto náklady zo sumy približne 700 USD za kilowatthodinu (kWh) v roku 2009 na súčasných 150 až 175 USD za kWh.
V prípade vozidla s kapacitou 64 kWh to predstavuje značnú úsporu.
„Zvyšovanie výroby a rýchlejšie, hospodárnejšie výrobné postupy prinesú postupné znižovanie nákladov,“ predpovedá Labrosse. „Lacnejšie súčasti akumulátorov znamenajú lacnejšie autá pre spotrebiteľov, vyšší predaj a následne aj viac investícií do technológií a ich ďalší rozvoj.“
Organizácia Bloomberg New Energy Finance predpokladá, že do polovice 20. rokov 21. storočia by sa niektoré elektromobily z hľadiska nákupnej ceny mohli vyrovnať vozidlám so spaľovacím motorom.
AKUMULÁTORY ZAJTRAJŠKA
Na základe klesajúcich cien, poskytovaných stimulov a plánovaných vládnych opatrení spoločnosť McKinsey očakáva, že v roku 2040 bude elektrických približne 70 percent všetkých vozidiel predaných v Európe (vrátane dodávok, nákladných vozidiel a autobusov).
Takáto vyššia miera využívania sa prejaví na zvýšení výkonu, predĺžení dojazdu, skrátení času nabíjania a ďalšom znižovaní nákladov vďaka úsporám z rozsahu.
Labrosse predpokladá, že „batériová chémia sa bude ďalej vyvíjať a zvýši sa schopnosť použitého materiálu uchovávať energiu. To prinesie nižšie tepelné straty, rýchlejšie nabíjanie, lepšie rekuperačné brzdenie a vyšší výkon.“
HRA NA PEVNEJ PÔDE
Jednou z oblastí, o ktorej sa dosť diskutuje ako o budúcnosti akumulátorových technológií, sú akumulátory s pevným elektrolytom (tzv. solid-state batteries), ktoré skoncovali s kvapalným elektrolytom, používaným vo väčšine akumulátorov, a nahrádzajú ho pevným.
V týchto článkoch s pevným elektrolytom sa oveľa jednoduchšie reguluje teplota, vďaka čomu je ich chladenie ľahšie a lacnejšie. Takže ani masívne a ťažké ochranné puzdrá už nie sú také potrebné.
Pri použití ľahšieho akumulátora sa znižuje aj celková hmotnosť vozidla, ktoré potom vyžaduje menej energie na pohyb. Akumulátory tak poskytujú rovnaký dojazd, aj keď sú menšie.
„Po zavedení akumulátorov s pevným elektrolytom by mohlo dôjsť k posunu vpred v otázkach bezpečnosti, životnosti a energetickej hustoty,“ povedal Labrosse.
DRUHÁ ŠANCA PRE AKUMULÁTORY
Akumulátory v elektromobiloch to majú ťažké. Ak ich nekritizujeme kvôli dojazdu, vystavujeme ich extrémnym prevádzkovým teplotám.
Približne po desiatich rokoch môže nastať čas, keď akumulátor už nedokáže spĺňať štandardy požadované elektromobilom. Bolo by však neefektívne ho len tak zlikvidovať.
Na jednej strane sa materiály akumulátora dajú recyklovať a znova použiť. Ďalším riešením je dať mu „druhý život“. V takom prípade ostáva akumulátor neporušený, ale odstráni sa z vozidla a použije na iné účely.
Tieto akumulátory možno použiť ako zdroj energie v domácnostiach a vyvážiť tak odber zo siete. Jedného dňa by sme všetci mohli využívať akumulátory, ktoré začínali v elektromobiloch a dostali „druhú šancu na život“, napríklad pri vykurovaní kotlov.
Postupne ako sa fosílne palivá približujú ku koňom a pare ako „historickým“ zdrojom energie, batérie si stále výraznejšie upevňujú svoju pozíciu.
Je tu elektrický vek. A jeho jadrom sú batérie: znižujú emisie i všeobecne vplyv vozidiel na životné prostredie.
Zdroje:
V spolupráci s KIA Motors Sales Slovensko, s.r.o.
