Nemci chcú vyriešiť problém batérie 110 rokov starým nápadom

Foto: TU Dresden

Zotrvačník - technická univerzita v Drážďanoch Zotrvačníkové úložisko technickej univerzity v Drážďanoch má výkonom 500 kW a kapacitu 500 kilowatthodín. To neznie naozaj zle. Bavíme sa ale o zariadení s hmotnosťou niekoľkých ton.

Všetky prenosné elektrické spotrebiče potrebujú batériu, vrátane elektromobilov. A tá je zväčša drahá a má krátku životnosť. Lenže ukladať energiu môžeme aj inak ako pomocou chemickej reakcie v akumulátore. Dokonca oveľa jednoduchšie a efektívnejšie. Spomínate si ešte na zotrvačník v detských autíčkach? Presne tento nápad, ktorý má už 110 rokov, sa snažia využiť nemeckí vedci z technickej univerzity v Drážďanoch. Znie to možno až príliš primitívne, ale účinnosť mechanickej akumulácie energie je až 95 %. Pri jej uskladnení a odovzdaní sa teda stratí len päť percent. A to znie extrémne lákavo.

Čítajte viac Chakratec: Kinetická ‘nabíjačka‘ je geniálna. Testuje ju už aj Škoda

Aby sa zotrvačník nabil, najprv ho elektromotor roztočí. Keď je to potrebné, rotačný pohyb disku sa opäť premení na elektrinu, pretože z elektromotora sa stane generátor. Podobme ako pri rekuperácii v elektromobiloch. Čím je zotrvačník ťažší, tým viac energie uskladní. Najdôležitejšiu úlohu však zohráva počet otáčok. Je to totiž druhá mocnina množstva uloženej energie. To znamená, že zotrvačník, ktorý sa otáča trikrát rýchlejší, dokáže uložiť deväťkrát viac energie. Rýchlosť je ale obmedzená materiálom. To by však nemusel byť až taký problém, pretože moderné kompozity vydržia až 60 000 otáčok za minútu.

Čítajte viac REE: V Izraeli vyvíjajú koleso budúcnosti. Bude v ňom všetko

Výhodou zotrvačníka je, že nevyžaduje vzácne ani drahé suroviny. Konštrukcia je jednoduchá a rovnako jednoduchá je aj sériová výroba. Výborná je tiež životnosť. Kým najlepšie li-ion batérie zvládajú 10 000 nabíjacích cyklov, zotrvačníka ich vydrží neskutočných milión. To všetko ovplyvňuje cenu za uloženú kilowatthodinu elektriny. Pri zotrvačníku sa pohybuje na úrovni jedného až piatich centov, kým pri lítiových batériách sú náklady na skladovanie neporovnateľne vyššie. Samozrejme, zotrvačníky majú aj svoje limity, čo ich znevýhodňuje pri mnohých aplikáciách.

Foto: TU Dresden

Zotrvačník - technická univerzita v Drážďanoch Pre zotrvačník je kľúčová rýchlosť otáčok. Preto je vyrobený z karbónu, ktorý zvládne až 60 000 otáčok za minútu.

Ide najmä o nízku hustotu energie – len 10 watthodín na kilogram. Výrobcovia lítiových batérií v súčasnosti pracujú na nabíjateľných batériách s 50-násobnou hustotou. Na to, aby ste uložili jednu kilowatthodinu, potrebuje teda zotrvačník s hmotnosťou 100 kg. Ďalšou nevýhodou sú energetické straty, pokiaľ sa energia v zotrvačníku skladuje dlhšie. Rotor spomaľuje kvôli odporu vzduchu a odporom v ložisku. Dlhodobé skladovanie energie teda nemá zmysel. Čím viac otáľate, tým viac energie stratíte trením. Vzhľadom na veľkosť systému nie je tiež takéto úložisko vhodné pre elektromobily ani smartfóny.

Čítajte viac Startup Sono to s výrobou solárneho auta vzdal. Nezískal naň dosť peňazí

Napriek tomu sa dajú zotrvačníkové akumulátory nabíjať po dlhú dobu a nakoniec vybiť vo veľmi krátkom čase. Vďaka tomu sú mimoriadne zaujímavé pre použitie v rýchlonabíjacích staniciach. Úložné systémy možno použiť aj na podporu elektrickej siete. Zotrvačníky dokážu krátkodobo absorbovať špičkové zaťaženie a v priebehu niekoľkých sekúnd ich opäť uvoľniť. Najmä preto, že priestorové požiadavky a hmotnosť sú pri takýchto stacionárnych úložiskách druhoradé. Cena a trvanlivosť sú kľúčové. Preto si technická univerzita v Drážďanoch vybudovala vlastný zotrvačníkový systém s výkonom 500 kW a kapacitou 500 kilowatthodín.