Čtvrtek 21. ledna 2021, svátek má Běla
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Čtvrtek 21. ledna 2021 Běla

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.

Polsko má místo výroby státních elektroaut. Start brzdí chybějící technika

Prototypy polského elektromobilu Izera

VIDEO Polsko se rozhodlo postavit plánovanou továrnu na výrobu elektromobilů značky Izera ve Slezském...

Auto zastaví nejčastěji baterie. Problémy se starty začnou po pěti letech

Autoservisy mají speciální přístroj pro zátěžový test autobaterie.

Statistika poruchovosti německého autoklubu ADAC ukazuje, které vozy jsou nejspolehlivější a které...

Elektromobil vybírejte na míru, zapomeňte na univerzálnost

Elektrifikované modely Škody: plug-in hybridní Superb iV a plně elektrické...

Vozidlo na bateriový pohon již na trh uvedla skoro každá automobilka a je tedy z čeho vybírat....

Evropu mají zaplavit čínské elektromobily, právě dorazily

Elektromobily MG ZS před cestou do Evropy

V úterý 24. listopadu ve čtyři hodiny odpoledne zakotvila v anglickém Bristolu první přímá lodní...

Autofotka týdne: Překročte kabel, nabíjím

Nabíjení plug-inhybridní Škody Superb iV  z domácí zásuvky.

VIDEO Elektromobilita začíná, nepřímo ji automobilkám i jejich zákazníkům nařídily předpisy. Jako všechny...

Předem odsouzen k neúspěchu. První elektromobil Renaultu má šedesát let

Henney Kilowatt

Když Renault představil svůj první plnohodnotný elektromobil Zoe, opomenul tři svá auta, která už...

Mrňousové z Bratislavy dostanou pokračování: Citigo jako elektrické audi

Škoda Citigoe iV

VIDEO Exkluzivně Audi a Seat chystají malý elektromobil vycházející z trojčat vyráběných v bratislavském závodě...

  • Nejčtenější

Android TV mizí z televizorů. Podívejte se, co jej letos mnohde nahradí

Operačnímu systému Android TV zřejmě začíná poslední sezóna. Jak se ukázalo na veletrhu CES 2021, již letošní novinky...

Válka v jednom čísle. Jak Sověti na papíře vyhráli nad Západem

Sověti vyvinuli na přelomu 60. a 70. let analytickou metodu, která měla umožnit snadné srovnání vojenské techniky...

Rezervace očkování je plná zbytečných chyb. Způsobila i pád celého systému

Státní web na rezervaci očkování proti covidu-19 byl plný úplně základních chyb a zbytečných komplikací. Navíc začal...

Operaci Pouštní bouře zahájily vrtulníky US Army úderem na radary

První letecký úder proti Iráku neprovedly před třiceti lety „neviditelné bombardéry“ USAF, ale vrtulníky Apache US...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Čest, talent i služba Hitlerovi. Nejlepší tankista války byl z Jesenicka

Během druhé světové války vznikla po vzoru leteckých es nová kasta es tankových. Patrně nejlepším tankistou 2. světové...

Kdo staví vilu na Babě? Muž s vazbami na sponzory Zemanovy kampaně

Premium Nová prosklená vila na vrchu Baba v Praze budí zájem místních i turistů. Dům patří firmě Luboše Paška, který je...

Ano, Češi byli nejlepší! říká zámořský expert o časech, kdy i Kanada žárlila

Premium Omlouvá se při vzpomínce na nezdar Pavla Patery v Dallasu. Zápasy proti Buffalu s Dominikem Haškem v brance přirovnává...

TEST olejů: nejhorší je kokosový, zdravější je i sádlo

Premium Na smažení a fritování, do salátů, omáček i dresinků... Do velkého srovnání olejů a tuků jsme vybrali dvacet výrobků....

  • Další z rubriky

Kdo je tu kapitán? Výměna rolí v kokpitu vedla k tragickému konci

Vymyšlené příběhy z vojny obvykle nikoho život nestojí. Ale před třiceti lety na letišti přispěly ke smrti několika...

Flygskam a Tagskryt. Dává hon na aerolinie ve jménu ekologie smysl?

Premium Nakolik jsou dopravní letadla a jejich spalovací motory hrozbou pro životní prostředí a proč je na ně upřena taková...

Kolejové autobusy zachránily lokálky před rušením, dnes už se nevyrábějí

Místní dráhy, která byly budovány na sklonku věku páry, daly vzniknout speciálnímu druhu kolejových vozidel. Kolejové...

OBRAZEM: Lokomotivy Škoda se vyrábějí sto let. Z některých se staly legendy

Výrobu lokomotiv zahájila plzeňská Škodovka v roce 1920 v souvislosti s rozšiřováním výrobního portfolia po Velké...

Vytetovaná sexuální instrukce zaráží i mého gynekologa, líčila dívka

Nesedí k ní, ale onen vulgární sexuální povel má na podbřišku opravdu vytetovaný. Vznikl jako rozpustilá, hrdá,...

Analytik: Evropa byla od blackoutu setiny. Bez ČR by to Rakousko nezvládlo

8. leden 2021 se mohl stát skutečným „černým dnem”. Evropě totiž hrozil blackout, tedy masivní výpadek dodávek...

Dalibor Janda leží ve vážném stavu v nemocnici na koronární jednotce

Dalibor Janda (67) byl hospitalizován v pražské Fakultní nemocnici Královské Vinohrady. Zpěvák leží ve vážném stavu na...

PŘEHLEDNĚ: Od ledna kartou online postaru nezaplatíte. Jaké podmínky má vaše banka?

Otisk prstu či scan obličeje při placení kartou na internetu již dávno není sci-fi. Možná je po vás vaše banka chce...

Bezplatné jezdění po dálnici? Elektronické známky téměř nikdo nehlídá

Premium Druhý týden platí na českých dálnicích novinka v­ podobě elektronické dálniční známky. Zatímco lidé takzvané viněty...