Premium

Získejte všechny články mimořádně
jen za 49 Kč/3 měsíce

Baterky, kam se podíváš

Poslední dekáda byla ve znamení obrovského nárůstu výroby baterií, tedy lépe řečeno, akumulátorů. Připadá mi to jako druhá elektrifikace. Na baterie bude po čase zřejmě všechno.

Máme co dohánět, protože baterkárna v Českých zemích, která by byla v provozu, zatím žádná nestojí. Jediný pokus se zatím potácí v jakémsi hibernovaném nebytí. V dalším textu se pod pojmem "baterie" budu bavit vlastně skoro výhradně jen o akumulátorech, tedy dobíjecích elektrických článcích.

Baterie jsou potřeba nejen do malých zařízení, jako jsou holící strojky, mobily, aku nářadí, nebo další přenosná zařízení, ale i do poměrně větších, která samozřejmě potřebují vyšší příkon. Od sekaček na trávu jsme se přesunuli k elektromobilům, domácím úložištím, a na samém vrcholu stojí velká bateriová úložiště.

Některé mýty

Pokud bych měl věřit různým poplašným zprávám, tak baterie pořád hoří a někde něco zapalují. No nevím, kolikátý mobil už mám, ale nedávno jsem počítal, co všechno mám na akumulátory, a je toho celkem dost. Přitom, podle toho, co se píše by už mi měla ta zařízení po dvou-třech letech vypovídat službu. No, zatím se snížila podstatně kapacita baterie u jednoho holícího strojku, který jsem kupoval před asi pěti roky.

Další zajímavá kapitola je kapacita. Na jednu stranu se ozývají hlasy, že té energie je příliš, že to je nebezpečné, na druhou stranu čtu hlášky typu: "S tím elektromobilem nedojedu do Chorvatska s obytným přívěsem na jeden zátah. Je to k ničemu." Vezměte si, jakou spotřebu máte u spalovacího auta, pokud zapřáhnete obytný přívěs.

Velmi oblíbená hláška je, že se pořád vynořují nové zázračné baterie, a jaký je to půlom a pak skutek utek. Kde ty baterky, sakra jsou? Tady je potřeba poněkud zkorigovat vlastní myšlení a myšlení pánů novinářů, kteří rádi nafukují bubliny. Mnoho z oněch vylepšení, opakuji, jen evolučních vylepšení, až máte asi doma a ani o tom nevíte. Vývoj jde kupředu, ale poněkud méně bombasticky, než jak je to prezentováno naší žurnalististickou společností (to není výtka, dělám to taky, ulítlý nebo kontroverzní titulek vzbuzuje zvědavost a tím i čtivost).

Současnost s ohlédnutím do minulosti

Olověné akumulátory, které neměly prakticky po dobu asi jednoho sta let konkurenci (další typy byly velmi drahé nebo nepraktické a v podstatě šlo o okrajovou záležitost), mají hustotu energie 40Wh/kg sic! (75Wh/l) Cyklovatelnost se pohybuje mezi 500-800 cy. Ani moderní gelové akumulátory, které nepotřebují dolévat eletrolyt na tom nejsou nijak lépe.

Vývoj lithium iontového akumulátoru [1], který začal v 70. letech minulého století umožnil úplné zapouzdření, poměrně vysokou hustotu energie 120–270 Wh/kg (250–700 Wh/l) a tedy i přijatenou hmotnost a pracovní teplotu v širokém rozsahu běžných venkovních teplot. Cyklovatelnost se pohybuje v hodně širokém pásmu, řekněme 400-8000 cy. Po celou dobu vývoje prochází Li-ion akumulátory poměrně rychlým vývojem. Každé dva-tři roky dojde k nárůstu kapacity asi o 20% nebo dojde k nějakým jiným vylepšením (výdrž, odolnost ve větším teplotním intervalu...). Vedle Li-ion baterií se se začínají vyrábět akumulátory Na-ion [2], tedy na bázi sodíku. Je to z toho důvodu, že lithium je hůře dostupné než sodík, kterého je dostatek.

Rozdělení typů současných akumulátorů

Chěl bych předeslat, že se budu zabývat v tomto výčtu i těmi akumulátory, které se ještě nevyrábějí, ale dostaly se už alespoň do poloprovozní výroby nebo jsou jen ještě ve fázi výzkumu. Pokud uvádím nějaké parametry, je potřeba říci, že jsou jen orientační. Typy baterií se rychle vyvíjí a za rok, za dva, může být všechno jinak.

  • Li-ion NMC - lithium, nikl, mangan, kobalt technologie umožňuje vysokou hustotu energie kolem až 270Wh/kg, rychlé nabíjení, vydrží asi 1500 cy, nesnáší přebíjení a hluboké vybíjení, při nižších teplotách klesá využitelná kapacita (energie tam pořád je, ale není k dispozici)
  • Li-ion LFP - též LiFePO4, tedy lithium, železo, oxid fosforu technologie má nižší hustotu energie až kolem 170Wh/kg, nižší nároky na drahé kovy nově snáší i rychlé nabíjení, vydrží až 8000 cy, nevadí vyšší nabíjení a nižší vybíjení, je stabilní i při nízkých teplotách
  • Li-S -lithium, sulphur akumulátor má vysokou hustotu energie asi 400-600Wh/kg, oproti starší technologii pracuje za pokojové teploty, cyklovatelnost není známá. Na této technologii pracuje několik pracovišť současně. Čína, Austrálie, USA, vyrábí se v malých objemech (Lyten) [3][4]
  • Na-ion - sodíko iontové baterie, nevyžadují drahé kovy, jsou relativně levné, hustota energie se pohybuje kolem 170Wh/kg, cyklovatelnost kolem 3000cy, vyrábí je už řada výrobců [2][5]

Baterie se dále dělí na ty, které obsahují tekutý, polotekutý a pevný eletrolyt. Složení elektrolytu, anody i katody je poměrně rozdílné. Výrobci stále přicházejí s dalšími vylepšeními a inovacemi. Proto se  typy baterií liší se jak kapacitou, tak i výdrží a dalšími parametry,

Kromě těchto typů jsou rozpracované technologie Li-air [6] a Zn-air  [7], kde zatím nejsou známé ani parametry a ani použitelné aplikace. Teoretická hustota energie je velmi vysoká, vše je ještě v oblasti výzkumu.

Výrobci

Poněkud jsem váhal, zda se zabývat jednotlivými výrobci, ale vzpomněl jsem si na výrok jednoho inženýra, který mi po mé citaci něčeho o CATL sdělil, že se bude bavit o seriózních výrobcích, jako je Panasonic, LG ap. Nuže vězte, že tento neseriózní výrobce produkuje nejen asi 1/3 celkového objemu výroby, ale kromě toho je na špici vývoje bateriových celků pro automotive (BEV). Celkově obecně vede Čína [8], ostatní země za ní jen povlávají. Bohužel.

Kromě CATL, ja to čínská automobilka BYD, která si vyrábí vlastní baterie a až za nimi je LG (Jižní Korea), Panasonic (Japonsko) a další [9]. Za zmínku stojí nová továrna v Evropě Northvolt [10], která začíná produkovat kromě Li-ion i Na-ion baterie. Nemají takovou kapacitu jako čínské (CATL) a indické (KPIT) Na-ion, ale jsou levné na výrobu.

Využití

Boom výroby baterií byl samozřejmě zapříčiněný vysokou poptávkou po nich. Hlavně rychlý rozvoj elektromobility vytváří tlak na výrobce. K tomu je potřeba připočíst nutnost budovat dostatečně velká bateriová úložiště. Bohužel statistiky se dost liší v tom, jaké objemy baterií se vyrábějí, ale lze říci, že to bude v řádu 1TWh/rok, přičemž prognózy jsou, že trh poroste každý rok asi o 20% [11]. Když uvážíme, že baterie budou mít v průměru cyklovatelnost kolem 1000 cy, tak si lze snadno spočítat, že že roční kapacita výroby je schopná naakumulovat asi 1PWh. To je asi šestina roční produkce elektrické energie v Číně a asi polovina toho, co vyrábí ročně Indie.

Závěrem bych chtěl říci, že výzkum, vývoj a výroba baterií má našlápnuto velmi dobře a že se možná dočkáme i nějakých vyšších kapacit přesahujících 500Wh/kg při dostatečné výdrži v řádech tisíců cyklů. Významný milník je 1kWh/kg a pokud by se povedla baterie s kapacitou 3kWh/kg, tak se bateriové celky stávají jasným konkurentem i uhlovodíkových paliv i co se týče volumetrické a gravimetrické hustoty, protože využitelná energie v palivu obsažená je ve spalovacích motorech asi 1/3 (při účinnosti kolem 30%).

Uvidíme, co přinesou další roky. Je dost dobře možné, že se z oněch poměrně těžkých a nespolehlivých primadon postupně vyklube něco, co bude dobře a spolehlivě sloužit. Ať už to bude jakkoli, už teď je zřejmé, že má lidstvo v rukou poprvé široce použitelné úložiště elektrické energie, které výrazně mění pravidla nejen energetiky, ale i dopravy a bude mít zřejmě přesah v dalších odvětvích a aplikacích.

 

[1] Lithium iontový akumulátor

[2] Sodium ion battery

[3] Li-S Energy

[4] Lyten

[5] https://www.linkedin.com/pulse/comparision-sodium-ion-batteries-lithium-ion-current-status-tharad-7zshe/

[6] Li-air

[7] Zn-air

[8] Dominance Číny

[9] Top ten, výrobci

[10] Northvolt

[11] https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2023/trends-in-batteries

Hlasujte ve finále ankety Blogera roku

Autor: Petr Hariprasad Hajič | neděle 3.3.2024 8:00 | karma článku: 7,22 | přečteno: 359x
  • Další články autora

Petr Hariprasad Hajič

Řekni trpaslíček

Učím se hindsky a zkouším se učit i něco v sanskrtu. Ale mám velmi rád i svůj rodný jazyk a tak mě napadlo, vyzkoušet si Indy, jak se popasují s takovým malým milým a bezelstným českým pidižvíkem jakým trpaslík bezesporu je.

17.5.2024 v 6:00 | Karma: 6,61 | Přečteno: 190x | Diskuse| Kultura

Petr Hariprasad Hajič

Největší fujtajbl špindíry jsou Číňani a Američani

Ne, nebude řeč o kulturních návycích těchto tak rozdílných národů a ani o hygieně. Bude to o tom, kdo víc čmoudí, co čmoudí a hlavně, jak dlouho ještě čmoudít hodlá. Pojďme se podívat, kde jsme, co nás čeká a nejspíš nemine.

2.5.2024 v 16:45 | Karma: 6,05 | Přečteno: 379x | Diskuse| Životní prostředí a ekologie

Petr Hariprasad Hajič

Tak co hoši a holkiíí, jakxte na tom s tem vodíkem?

Zelená vodíková produkce je další dílek do dekarbonizační skládačky udržitelného rozvoje. Byla jen otázka času, kdy na vodík dojde v praxi a loni nastala úplná exploze publicity. Toto třaskavé téma stojí za pozornost.

1.3.2024 v 8:21 | Karma: 8,59 | Přečteno: 318x | Diskuse| Životní prostředí a ekologie

Petr Hariprasad Hajič

Strašák dekarbonizace a úplně zbytečná Pařížská dohoda

Nacházime se v procesu transformace energií. Týká se to všech odvětví - výroby elektřiny, průmyslu, dopravy. Změny podstatně ovlivňují ekonomiku všech zemí, přináší s sebou nutnost rozsáhlých investicí a nám utíká čas.

14.10.2023 v 14:33 | Karma: 7,21 | Přečteno: 351x | Diskuse| Životní prostředí a ekologie

Petr Hariprasad Hajič

Povídání o kohoutkovi a slepičce aneb český buran v Indii

Chcete poznat byrokratické záludnosti svojí či některé cizí země? Zkuste si online změnit některé údaje v bance nebo na úřadě. Máte o zábavu postaráno na několik měsíců. Je to fakt hustý, jak pravila ona pubertální slečna.

12.9.2023 v 12:00 | Karma: 14,89 | Přečteno: 556x | Diskuse| Cestování
  • Nejčtenější

Atentát na Fica. Slovenského premiéra postřelili

15. května 2024  14:56,  aktualizováno  17:56

Slovenského premiéra Roberta Fica ve středu postřelili. K incidentu došlo v obci Handlová před...

Fico je po operaci při vědomí. Ministr vnitra mluví o občanské válce

15. května 2024  19:25,  aktualizováno  23:12

Slovenský premiér Robert Fico, který byl terčem atentátu, je po operaci při vědomí. S odkazem na...

Drahé a rezavé, řeší Ukrajinci zbraně z Česka. Ani nezaplatili, brání se firma

18. května 2024  12:02

Premium České zbrojařské firmy patří dlouhou dobu mezi klíčové dodavatele pro ukrajinskou armádu i tamní...

Fica čekají nejtěžší hodiny, od smrti ho dělily centimetry, řekl Pellegrini

16. května 2024  8:42,  aktualizováno  15:38

Zdravotní stav slovenského premiéra Roberta Fica je stabilizovaný, ale nadále vážný, řekl po...

Putinova časovaná bomba. Kadyrov umírá, rozjíždí se krvavý boj o trůny

17. května 2024  14:16

Premium Ramzan Kadyrov ještě dýchá, v Čečensku se však už začíná hledat jeho nástupce. Naznačují to i...

Překvapivé oznámení. Volby budou už 4. července, oznámil britský premiér

22. května 2024  19:05,  aktualizováno  20:58

Britský premiér Rishi Sunak oznámil, že parlamentní volby v ostrovní zemi se uskuteční už 4....

Loď při smrtelné srážce na Dunaji řídil Čech. Soud mu zakázal opustit bydliště

22. května 2024  20:13,  aktualizováno  20:32

Kapitán výletní lodi, která v sobotu na Dunaji narazila do motorového člunu, je podle MTI Čech...

Ukrajinci u Charkova čelí Specnazu i žoldákům z Afriky. Rusy šlo přitom zničit

22. května 2024  20:31

Ukrajinské síly u Charkova čelí rozmanitým silám. Dopadají na ně klouzavé bomby, jejich pozice...

Novotný se musí omluvit Zemanovi. Za svými výroky si však nadále stojí

22. května 2024

Premium Na starostu pražských Řeporyjí Pavla Novotného se to v posledních dnech valí. Výkonná rada ODS bude...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

  • Počet článků 29
  • Celková karma 7,12
  • Průměrná čtenost 492x
Vychodil jsem ZŠ Boleslavova, která se pak přeměnila zvláštní školu, takže mohu směle prohlásit, že jsem vychodil budoucí zvláštní školu. Pak jsem chodil na Gymnázium Ohradní, do kterého mě nahnali rodiče (asi proto, abych nechodil do gymnázia Na Vítězné pláni s takovými živly, jako je Pavlíček s Kocábem, ale mohl do školy chodit s takovými případy jako je Tomáš Vorel, Mirek Kušiak, David Vávra a Eva Holubová) a marně se pokoušel o studium na Matematicko-fyzikální fakultě UK. Od roku 1989 jsem žákem svámího Mahéšvaránandy a cvičím Jógu. Profesně se cítím programátorem. Kromě toho jsem hinduistický a ekologický sluníčkář.

Seznam rubrik