Na VUT Brno Fakultě elektrotechniky a komunikačních technologií s koncem se letošního srpna uskutečnil již 17. ročník mezinárodního kongresu ABAF (Advanced Batteries, Accumulators and FuelCells). O jeho výsledcích i probíhajícím výzkumu nových baterií jsme již v minulém vydání TT začali debatovat s odborným asistentem Ústavu elektrotechnologie a jedním z organizátorů Ing. Tomášem Kazdou, Ph.D.: Na ABAF zazněly rovněž informace, které popisovaly nové nabíječky, testery, a ty by se mohly rychle ujmout. Veřejnost je neustále formována představou, že každé bádání musí mít praktický výstup. Pohled na hledání nových materiálových směsí sice takovou zjednodušující představu brzdí, nicméně: jaká je praxe? Samozřejmě, takový výklad se nabízí. Každý chce rychle dobít telefon a dnes už i elektromobil. Jenže chemismus baterie má své fyzikální limity. Výrobce musí volit podle chemismu baterie i optimální způsoby nabíjení. Vstup do procesu, vývoj, výroba a denní cyklování, je dost problematický. Proto i rychlé využití nějakého vylepšení z cizího vývoje je dosti problematické. Každé bádání ve finále praktický výstup mít (bohužel) nemusí. Výsledkem bádání muže být rovněž fakt, že určitá věc nefunguje. Případně nefunguje tak, jak se očekávalo. Anebo že v současnosti není známa žádná technologie, která by umožňovala její realizaci. Některé věci jsou tak buď pohřbeny úplně, event. do centra zájmu vstupují znovu za několik desetiletí, protože výsledky vědců z jiných oblastí už mohou umožnit jejich realizaci. Doba, kdy člověk (dá se říct ve stodole) mohl vytvořit něco unikátního, jako je automobil či žárovku či v koupelně odlít první kontaktní čočku, je pryč. Bez nákladného a potřebného vybavení se v dnešní době už prakticky neobejdeme. Takže to není vůbec tak jednoduché, jak se zdá? Když si třeba koupím nejlepší baterii od Panasonicu, pak ji mohu na nějakém rychlonabíjecím zařízení nabíjet. U běžného typu to možné není. Osobně jsem pokusně nabíjel a vybíjel baterii Kokam, určenou pro vysoká zatížení. Za 15 minut byla nabita. A za dalších 15 minut vybita. Dosáhl jsem tedy asi jen 90 % kapacity, které bych docílil při pomalém nabíjení. Citovaná baterie to ale zvládla bez větších problémů, aspoň co se týká zahřívání. Ovšem proud, který jsem použil pro její nabití (přičemž měla srovnatelnou kapacitu jako baterie v dnešních velkých smartphonech), byl 16 A. To je podstatně více než 1-2 A, které se u nabíječek vyskytují dnes. A tím jsme zpět v kruhu vzpomenuté chemie: technologie výroby baterie, jejich cena a volba baterie výrobcem zařízení. Každá chemie v baterii má prostě svůj režim. Na to kupř. doplatili tvůrci projektu napájení revolučního letadla Dreamliner. Zvolili technologii lithiových baterií. Je zaběhnutá. Je nejlevnější, ale teplotně nestabilní. Technicky převratný letoun byl poprvé v historii vybaven lithiovými bateriemi. Ty však (za určitých teplotních okolností vzniklých díky dalším faktorům) začaly hořet. Inženýři Boeingu zřejmě vycházeli z ceny a spolehlivosti při cyklování, ale na úkor teplotní stability... I v dnešní době se musí při výrobě jakéhokoli zařízení s akumulátory volit nikoliv jen pomocí pohledu do katalogu a ceníku, ale s bližší znalostí dané problematiky. Když jste se zmínil o elektromobilech, asi před 20 lety jsme v TT popsali projekt amerického konstruktéra českého původu, který dosáhl s rychlonabíjením elektromobilů velkých úspěchů. Dokonce uspořádal propagační jízdu z východního na západní pobřeží USA na čas s tím, že dobíjení netrvalo více než max. 20 min. Přesto všechny tyto projekty nedošly většího uplatnění. Proč? Jsou limitem stále baterie, dříve olověné, dnes lithiové? U dřívějších projektů byly omezujícím faktorem olověné akumulátory. Dnešní lithiové baterie dovolují mnohem větší dojezdy na jedno nabití. Dokáží naplnit obecné požadavky uživatele. Pamatuji přednášku Ing. Pohla, který porovnal počet automobilů v ČR od roku 1990 s průměrným dojezdem na jeden automobil za jeden den. S růstem počtu vozů se snižoval. V současné době to bylo pod 50 km za jeden den na jeden automobil provozovaný v ČR. To bylo hrozně málo, vezmeme-li v potaz, že dojezd přes 150 km není s elektromobily problém. Dalším faktorem byla nechuť výrobců automobilů něco řešit. To vždy stojí peníze. Takže se adaptovaly nové elektrické systémy do starých konstrukcí automobilů. A pokud trh nežádá nová řešení, za něž budou zákazníci ochotni zaplatit, firmy se do investic nehrnou. Dnes už zákazníci vidí, že dojezdy se zvětšují a auta jsou na jiné úrovni i konstrukčně. Příkladem je Tesla. Koncern VW, který se k elektromobilitě stavěl vlažně, dnes hodlá stavět vlastní továrnu na baterie do svých aut. To je názorový obrat o 180 stupňů. Nedávno jsem v přednášce pro studenty použil srovnání prodejů luxusních elektromobilů firem Mercedes, BMW či Jaguar, které prováděli v USA. V letech 2014 a 2015 u nich došlo k poklesu prodeje. Někde i přes 10 %. Naopak Tesla vyskočila o 50 %. To je výmluvná reakce trhu a velké firmy budou muset reagovat. Je také evidentní, že nové elektromobily jsou už konstrukčně navrhované jako elektro od počátku. Klasicky postavené auto (kupř. se starými systémy vytápění vodou, jež je ohřívána v elektromobilu) musí vykazovat obrovské ztráty energie. Nemá naději na úspěch. Takže hybridní automobily představují jen mezistupeň? Určitě. Zákazníci se přesvědčili, že baterie a elektromotor v autě mohou existovat a nijak to neovlivní dojezd, výkon a jízdní vlastnosti. Hybridy odstartovaly větší zájem o elektromobily. To otevřelo dveře i Tesle. A když k tomu připočteme vizionářství Muska, je dnešní zájem o elektromobily na světě. Žijeme v něm. Opusťme elektromobily, miláčky davů, a zaměřme se na zajímavější využití baterií – na skladování energie ve velkém. I tento trh se rozvíjí nesmírně rychle. Je to způsobeno mj. rozsáhlým využíváním alternativních zdrojů energie. Brzdícím faktorem je zase jen cena lithiových baterií. Ve srovnání s olověnými akumulátory je lithiové řešení drahé. Takže i jakýkoliv ostrovní zdroj založený na lithiových bateriích je diskutabilní. Jak bude cena baterií postupně klesat, taková technologie bude atraktivnější. Navíc se zde rozvíjí nová možnost ve využití použitých lithiových baterií. Ty větší se vyřazují kupř. z elektromobilů poté co dosahují kapacity jen 80 %. To není dobré pro elektromobil. Do ostrovního energetického zdroje je to ale dostačující. Taková baterie může pracovat úspěšně ještě po mnoho tisíc cyklů. Má stále dobrý výkon. Už dnes dostanete baterie z Tesly nebo Nissanu Leaf velmi levně. I to je cesta k dosažení levnější ceny ostrovních systémů nebo skladování energie. Vše ostatní záleží na nových typech baterií, o nichž jsme hovořili. /bal/ ELEKTROMOBIL TESLA V ŘEČI ČÍSEL: Poháněcí soustava (P85+) – vzadu napříč uložený elektromotor; 306 kW (416 k)/5000 – 8600.min1 a 600 N.m/0 – 5300.min1; redukční převod 9,73:1; pohon zadních kol. Mezi nápravami umístěné akumulátory Li-Ion 85 kWh (7000 článků ø 18 mm a délky 65 mm); dobíjení ze sítě 240 V přes noc (Supercharger 30-45 minut); palubní nabíječka 10 kW (20 kW) pro dobíjení za 8 (4) hodin. Podvozek – samonosná hliníková konstrukce. Všechna kola zavěšena nezávisle. Vpředu dvojitá příčná ramena, vzadu víceprvkové závěsy. Vzduchové odpružení s aktivními tlumiči. Kotoučové brzdy s vnitřním chlazením a rekuperací. ABS, ESC; hřebenové řízení s elektrickým posilovačem. Pneumatiky 245/45 R 19. Rozměry a hmotnosti – rozvor náprav 2959 mm; rozchod kol 1660/1700 mm; d/š/v 4970/1964/1445 mm. Objem zavazadlového prostoru vpředu 229l a vzadu 812/1645 l. Pohotovostní/celková hmotnost 2175/2590 kg. Provozní vlastnosti (údaje výrobce) – největší rychlost 209 km.h-1; zrychlení 0 – 100 km.h-1 za 4,4 s. Dojezd podle NEDC 502 km, resp. 480 km při rychlosti 88 km.h-1.