Pondělí 23. května 2022, svátek má Vladimír
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Pondělí 23. května 2022 Vladimír

Aby baterie dohonila benzin, musí se naučit dýchat

  9:29
Přejete si nejvíce ze všeho notebook, který vydrží pracovat dlouhé dny? Nebo elektromobil, kterým se svezete bez zastávky až k moři? Jestli ano, tak se obrňte trpělivostí. Představujeme současné nejslibnější směry vývoje baterií a jejich možnosti.

Bezstarostná jízda do budoucnosti. Elektromobil Tesla Roadster na pozadí větrné farmy někde v Kalifornii. Za dobrých podmínek má mít dojezd až kolem tří set kilometrů. Ale jen proto, že jeho baterie je větší a podstatně dražší než u jiných typů. Je to prostě sportovní auto pro bohaté, ne nástroj denní potřeby. | foto: Tesla Motors Inc.

Hodně se mluví o snižování závislosti na ropě a dalších fosilních palivech. Fosilní dieta nás samozřejmě někdy čeká, a půjde rozhodně o velmi drastickou kúru. Zatím jsou ovšem fosilní paliva zdaleka nejlepším způsobem skladování energie, jaký známe.

Naše schopnost přechovávání energie v podobě elektřiny se jim nemůže rovnat, a to ani zdaleka. Ale může se to změnit? Pojďme se podívat, jak lehko či těžko se něco takového může stát.

Elektřina na kolech

Vezmeme si za modelový příklad elektromobily, na kterých lze dobře demonstrovat (ne)schopnosti dnešních technologií. Na rozdíl od mobilu nebo počítače auto připojené k zásuvce prostě neplní svou funkci, tedy dopravit vás z bodu A do bodu B.

V případě dnešních elektromobilů musí být A a B nepříjemně blízko. Dojezd kolem 100 či 150 kilometrů je u elektromobilů v podstatě maximem. Auta s větším dojezdem by kvůli své baterii byla velmi těžká a především drahá. Akumulátory by stál bez nadsázky tolik, jako celé nové auto se spalovacím motorem.

Jaký dojezd by ale elektromobily měly mít? Vezměme si jako první příklad stroj, který má dvakrát větší dojezd než dnešní "elektroauta". Technicky by to znamenalo, že se kapacita dnešních baterií (při zachování ceny) zvýší také někam k dvojnásobku dnešních hodnot.

Řekněme si to v číslech. Klíčovým ukazatelem použitelnosti baterií v elektromobilech je jejich měrná kapacita. Tedy kolik energie dokáží udržet v poměru ke své hmotnosti. 

Jako jednotka se používá watthodina na kilogram (Wh/kg). Dnes používané Li-on baterie mívají kapacitu zhruba kolem 150 watthodin na kilogram. (U olověných akumulátorů je to maximálně polovina). Baterie pro novou, konkurenceschopnější kategorii elektromobilů by měly mít podle odborníků kapacitu kolem 250 Wh/kg (a samozřejmě pokud možnost klidně výše).

Pro dosažení uvedeného cíle není zapotřebí úplného technologického převratu. Lze ho prý dosáhnout s Li-on bateriemi. Většina odborníků se totiž domnívá, že "lionky" mají dost potenciálu na zdvojnásobení kapacity.

Kdy to bude, na to už se odpovídá hůře. Nepůjde ale zřejmě o dlouhá desetiletí, alespoň pokud vývoj nenarazí na nějaké zcela nečekané problémy. V podstatě jde o zkoušení kombinací nejrůznějších elektrolytů i nových lithiových sloučenin pro katody a anody i další konstrukční změny (např. zavádění nanotechnologií). Dál už to ovšem zřejmě nepůjde. Li-on baterie se přiblíží hranici svých teoretických možností.

Pekelná síra

Co kdybychom se ale chtěli vydat dále než nějakých dvě nebo tři sta kilometrů a chtěli z Čech dejme tomu k moři. Jak účinné baterie bychom potřebovali? To by se účinnost dnešních baterií tak pětkrát, možná více. (To je zhruba stejně jako za posledních sto let vývoje baterií.)

Ale neklaďme si velké cíle. Řekněme, že chceme baterie s kapacitou kolem tisíce watthodin na kilogram (sedmkrát více než dnes). Ta už nás k moři doveze i s puštěným rádiem a snad i klimatizací. Je něco takového možné vyrobit?

Údajně ano. V laboratořích se pracuje s několika technologiemi, které by tohoto cíle měly teoreticky dosáhnout. Většina z nich nadále využívá lithia. Tento kov je pro baterie jako stvořený. Je rozšířený, lehký a především udrží velký náboj. Nějaký jiný zázračný materiál už na Zemi asi neobjevíme.

Na druhou stranu experimenty trvají již dlouho. Už v podstatě desítky let se na některých místech světa experimentuje například s lithio-sírovou baterií. Kladná elektroda je z lithia, záporná za síry.

Systém má teoreticky několikanásobně vyšší kapacitu než dnešní Li-on články, trpí však řadou problémů. Jedním je například velmi rychlé zanášení elektrod sloučeninami, které během provozu vznikají.

Jak dochází k oživení zájmu o vývoj baterií, objevilo se ovšem několik poměrně slibných náznaků pokroku. Čcheng-tu Liang (na webu ho najdete pod mezinárodní transkripcí jeho jména Chengdu Liang) z Národní laboratoře v Oak Ridge s kolegy údajně narazil na možnou přísadu, která nánosy na elektrodách rozpouští a uvolňuje zpět do elektrolytu.

Jedeme na vzduch

Ještě lepší zprávu by mohla znamenat technologie lithio-vzduchové baterie. Teoreticky by mohla udržet více než 60krát více energie než dnešní baterie, až 10 000 Wh/kg. Je to hlavně díky tomu, že je výrazně štíhlejší než jiné typy. Obejde se totiž bez jedné elektrody. Katodu (kladnou elektrodu) nemá pevnou, tvoří ji kyslík pronikající zvenčí.

Jednoduše geniální nápad se však realizuje jen těžko. Asi největším problémem je, že lithium divoce reaguje s vodou, které je ve vzduchu ve formě vodní páry více než dost. Akumulátory také mají krátkou životnost a už po několika dobitích jsou zatím (jde jen o laboratorní vzorky) v podstatě k ničemu. I tady se prý potíže ale daří postupně překonávat.

Kalifornská firma PolyPlus tvrdí, že vyvinula lithium-vzduchový článek, která funguje i ponořený v mořské vodě. Má keramický povlak s mikroskopickými průduchy, kterými se k baterii dostanou jen molekuly kyslíku rozpuštěné ve vodě, samotné molekuly vody ovšem ne.

Článek je jen na jedno použití, ale protože je na váhu efektivnější než jiné baterie, mohl by najít uplatnění při pohonu podmořských robotů, u kterých je délka provozu pod hladinou tak cenná, že se vyplatí na baterii nešetřit.

Za kolik, za kolik?

Budoucnost tedy na pohled vypadá růžově. Možnosti tu rozhodně jsou. Kdybychom udělali jednu neprozřetelnost a promítli dosavadní trend vývoje baterií do budoucnosti, nemuseli bychom být znepokojeni. Kapacita roste o několik procent ročně, a tak bychom za 30 nebo 40 let mohli být na až na kýžených 1000 Wh/kg, tedy šestinásobku dnešního stavu.

Ale bude to tak? O litiho-sírové baterie, která by měla mít takový výkon, se mluví už dlouho. V praxi ji ale nikdo nikdy neviděl.

A navíc jde o peníze. Elektromobil musí mít nejen baterii, do které se hodně vejde, ale také ji musí mít za slušné peníze. K čemu nám bude skvělá baterie, když bude stát milion? K pohonu aut rozhodně ne.

Abychom zase nechali mluvit čísla, podle loňské zprávy Národní výzkumné rady USA je cena dnešních baterií nad 1200 dolary za uskladnění jedné kilowatthodiny (kWh). Cíl pro dosažení konkurenceschopnosti s ropnými palivy je podle stejné zprávy při dnešních cenách pod 300 dolary za uskladněnou kWh (dnes už asi o trochu více, protože cena ropy se zřejmě nechystá padat k zemi).

Obrovský rozdíl je dán tím, že fosilní paliva jsou velmi účinnou zásobárnou energie. Z jednoho litru benzínu se při spálení uvolní necelých deset kilowatthodin energie. Běžné auto spotřebuje zhruba mezi 20 a 40 kilowatthodinami na sto kilometrů podle toho, jakou rychlostí se pohybuje. (Energie uvolněná z paliva je zhruba třikrát větší, ale většina se jí ztratí v podobě tepla. A samozřejmě motor celou dobu neběží na plný výkon.)

Když vezmete obě čísla dohromady, uvědomíte si, o jak obrovský úkol jde. Dokonalý elektromobil by vyžadoval baterii, která udrží zhruba sedmkrát více energie než ty dnešní a přitom by stála zhruba čtyřikrát méně. Držme výzkumníkům palce.


Vše o elektromobilech a nové éře automobilismu, světových trendech v této oblasti a měnící se legislativě. Prohlédněte si nejnovější modely elektromobilů a podívejte se, jak dopadly v testovacích jízdách redaktora Technetu, Václava Nývlta, který za volanty aut do zásuvky objevuje krásy i strasti elektromobility.

Mondeo mají nahradit neuvěřitelné elektrofordy a digitální zážitky

Attila Szabo, šéf českého zastoupení automobilky Ford

Exkluzivně Další značkou, která vsadila v podstatě vše na elektromobilitu, je Ford. Do roku 2024 plánuje...

Na světě bude letos přes dvacet milionů elektroaut, odhaduje analýza

BMW i4

Počet elektromobilů na silnicích po celém světě v polovině letošního roku překročí dvacet milionů....

Autofotka týdne: tanzanský karikaturista postavil elekronáklaďák

Tanzanec Masoud Kipanya představil v Dáresalámu první elektromobil vyrobený v...

Tanzanec Masoud Kipanya představil v Dáresalámu první elektromobil vyrobený v této východoafrické...

Úpíte z drahého benzinu? Ojetý elektromobil může být spásou

Kia e-Niro na superrychlé 175kW nabíječce E.ON u Humpolce.

Ceny pohonných hmot, které v první polovině března vyskočily až nad 50 korun za litr nafty,...

Vietnamská automobilka VinFast postaví závod na elektromobily v USA

Vietnamská automobilka Vinfast plánuje od roku 2025 vyrábět v Německu své...

Vietnamská automobilka VinFast plánuje postavit továrnu na výrobu elektromobilů ve Spojených...

Mazda postavila moderní dvoutakt s kompresorem, zatím čeká v šuplíku

Mazda Skyactiv-X

Japonská Mazda je jednou z mála automobilek, která jde skutečně svou cestou a nevydala se doposud...

České dotace na elektromobily dostaly stopku. Evropská komise má výhrady

BMW i4

Chystaný plán podpory elektromobility v Česku je náhle odložen. Vláda měla připravenou skoro...

80 let od atentátu na Heydricha

27. 5. 1942 provedli českoslovenští parašutisté atentát na zastupujícího říšského protektora na území Čech a Moravy Reinharda Heydricha.

  • Nejčtenější

Ukrajinci dostali západní superhoufnice M777. Do akce šla i Bohdana

Ať už si dělostřelectvo v dávných dobách vysloužilo titul královny či krále bojiště, ukazuje se i v jednadvacátém...

Dohoda s Německem: na stole jsou Leopardy, Pumy a raketomety MLRS

Válka na Ukrajině významně rozhýbala nejen nákupy nových zbraní, ale paradoxně také jejich výměny v rámci evropského...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Návrh na společnou armádu Slováci před lety odmítli. Co dnes?

Exkluzivně Jedním z nejznámějších vysokých vojenských činitelů posledních třiceti let je armádní generál ve výslužbě ing. Jiří...

V Charkově se skrývá tajemný supertank

Válka na Ukrajině vstupuje do nové fáze. Rusové se po Kyjevu stahují i z okolí Charkova a chystají se zřejmě soustředit...

Hydroplán s proudovými motory měl být strategickým jaderným bombardérem

Mezi zajímavá letadla studené války patřil i americký těžký hydroplán Martin P6M SeaMaster s proudovými motory, který...

Půst, občas večeře, čtyři kávy denně. Jak jíst podle výživového poradce Havlíčka

Premium Strava ovlivňuje nejen naši váhu či kondici, ale i náladu a zdravotní stav. Ostatně až dvě třetiny všech nemocí mají...

Vláda má 20 korun z každého litru benzinu, říká šéf sítě levných čerpacích stanic

Premium Nikoho nenechají na pochybách, že tohle je nízkonákladová firma, kde se nehýří. Okázalost tu nemá místo. Spolumajitel...

Všechno vymyslela Škrlová. Je to hlava manipulace, říká režisér Síbrt

Premium Před patnácti lety Česko šokovala kuřimská kauza. Týrání malých chlapců nejbližšími příbuznými i podivná role „Aničky“....

  • Další z rubriky

První dopravní letoun s přetlakovým trupem měl i něco z létající pevnosti

Aby mohlo dopravní letadlo létat s cestujícími v rozumné výšce, potřebuje přetlakový trup. A není náhodou, že první...

Zvládl to jako nic. Unikátní stroj RAF z roku 1938 doletěl z Anglie do Česka

Po rozsáhlé, víc než dva roky trvající rekonstrukci v anglických dílnách se na domovské letiště v Podhořanech vrátil...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

To už se nebude opakovat. Jak se „český“ letoun Magister rozloučil s Anglií

Tohle se nebude psát lehko, říkám si při pohledu na hladinu Lamanšského průlivu pode mnou. Byly to tři dny doslova...

Trať bradavického expresu. V jednom viaduktu je „zakletý“ kůň i s vozem

Jedna z nejkrásnějších železničních tratí světa je natažená mezi skotskými sídly Fort William a Mallaig. Trať vede i po...

Jelínek z Luneticu byl u smrtelné nehody, po koncertě srazil na dálnici muže

V sobotu vystoupili Lunetic na koncertě Leoše Mareše. Když se zpěvák skupiny Václav Jelínek (43) vracel domů do...

Hrušínského dcera se svlékla pro Playboy. Manžela to překvapilo, říká

Pro nové číslo Playboye se svlékla a nafotila sexy snímky Kristýna Hrušínská (37). Dcera Jana Hrušínského a Miluše...

Ukrajinci dostali západní superhoufnice M777. Do akce šla i Bohdana

Ať už si dělostřelectvo v dávných dobách vysloužilo titul královny či krále bojiště, ukazuje se i v jednadvacátém...

Část dětí dostane 5 000 Kč automaticky, zbytek bude žádat elektronicky

Rodiče, kteří na své potomky pobírají příspěvek na dítě, dostanou státní pětitisícovou pomoc automaticky. Ostatní budou...

Po seskoku s padákem zůstala ochrnutá, nyní odešla přehlídku prádla

Dnes devětadvacetiletá Emma Carey v roce 2013 odcestovala z Austrálie do Evropy na plánovanou dovolenou. Tehdy se ve...