Katere so največje slabosti obstoječih tehnologij baterij? Najočitnejša je nezmožnost hitrega polnjenja in praznjenja. Manjka jim torej značilnost vsakega (ultra)kondenzatorja. Kaj pa je slabost slednjega? Nizka energetska gostota, kar po domače pomeni, da kondenzatorji niso sposobni hraniti dovolj energije, da bi električni avtomobil, prenosnik, telefon, fotoaparat in še kaj, delovali vsaj približno dovolj časa. Podjetju EEstor (www.eestor.us – stran je v delu) pravi, da je uspelo združiti prednosti obeh tehnologij v hibrid, imenovan EESU (Electrical Energy Storage Unit). »Če verjamete v jare kače«. Skepsa je na mestu, saj smo v naši reviji že nekajkrat opisovali na prvi pogled revolucionarne tehnologije, ki so na papirju obetale veliko, vendar nikoli niso zaživele v praksi. Je to pot enako? Videli bomo kmalu, saj naj bi te baterije vgradili v električni mestni avtomobil kanadskega podjetja ZEN Motors, ki naj bi po zagotovilih prišel na ceste konec letošnjega leta.
Litijevi ioni gredo v pokoj?
Če se bo tehnologija EESU − prototipi obstajajo, trenutno se trudijo narediti kolikor toliko optimalno proizvodnjo − izkazala za uspešno (in predvsem možno), lahko litijeve ionske baterije čez noč zastarijo. Kaj to pomeni za proizvajalce? Bodo čez noč propadli? Malo verjetno, saj so in še vedno veliko vlagajo v razvoj litijevih baterij, ki še ni trčil ob fizikalne omejitve, zato je pričakovati, da bodo ti, če bodo spoznali EESU za grožnjo lastnemu obstoju, posegli bo vseh možnostih, ki so jim na voljo, za blokado konkurence. Bodo dosegli preložitev komercializacije tehnologije v nedorečeno prihodnost ali celo umaknitev tehnologije v bunker?
BISTVO TEHNOLOŠKEGA PREBOJA
Tako imenovani ultrakondenzator (predvidevamo da gre za zelo zmogljiv kondenzator) hrani energijo v obliki električnega polja, ki se ustvari med dvema elektrodama (ploščama), kot običajni kondenzator. Prednost kondenzatorja pred običajnimi baterijami je v tem, da je periodično sposoben v kratkem času sprejeti ali sprostiti vso energijo, pri čemer se sam kondenzator zaradi tega ne kvari veliko (majhna degradacija). Slabost pa v količini energije, ki jo hrani (energetska gostota), ki je tako na oko približno 25-krat nižja od gostote litijevih ionskih baterij. Zaradi teh lastnosti je ultrakondenzator primeren za pogon električnih vozil v kombinaciji s klasičnimi baterijami. Pri zagonu hitro sprosti energijo, hkrati pa tudi hitro shrani skoraj vso energijo, ki nastane pri zaviranju. Ker v tem primeru kondenzator pridobi električno energijo od baterije, oziroma jo nato vrne (pri zaviranju), pri tem procesu nastajajo izgube. Da ne govorimo o tem, da je celotna »elektronika« vozila zapletenejša.
Pri ultrakondenzatorjih je dielektrična konstanta med 20 in 30, pri celicah EESU pa naj bi dosegli kar vrednost 18.500.
Hibridna tehnologija EESU je zasnovana na arhitekturi ultrakondenzatorjev (keramični ultrakondenzator) . Visoko energetsko gostoto, primerljivo z gostotami baterij, so dosegli z uporabo barijevega titanata v prahu, ki je hkrati popolnoma neškodljiv za okolje. Posamezni delci prahu so v obliki malih kroglic, kar pomeni, da je njihova skupna površina velika, od tod tudi možnost hranjenja velike količine energije. Največja težava, s katero se trenutno srečujejo, je ravno v tem prahu. Kako ga izdelati dovolj ter hkrati ustrezno čistega in stabilnega v cenovno optimalnem proizvodnem procesu.
REVOLUCIONARNE PREDNOSTI
Po dosegljivih podatkih naj bi dejansko šlo za revolucijo v tehnologiji hranjenja električne energije. Specifična moč celic EESU naj bi bila 280 W na kilogram, kar je občutno več od 120 W na kilogram, ki jo zagotavljajo litijeve ionske baterije, in svetlobna leta daleč od 32 W na kilogram pri klasičnih avtomobilskih akumulatorjih (svinec in kislina). Celice EESU imajo prednost tudi v primerjavi s klasičnimi kondenzatorji, kjer velja, da višja kapaciteta, pomeni nižjo napetost. Pri celicah EESU se trenutno govori o napetosti med 1200 in 3500 V, menda pa so možne tudi višje napetosti. Tehnologija tudi omogoča širok razpon pri oblikovanju celic, kar pomeni, da so te lahko prilagojene uporabi, torej imajo lahko izhodno napetost 1,2 ali 1,5 V preko 3,7 V (litijeve ionske baterije) pa do prej omenjenih visokih napetosti. Pa še en podatek je zelo spodbuden − čas polnjenja baterij, ki naj bi bil krajši od 10 minut.
Temperaturna omejitev
Do zdaj edina znana slabost delovanja celic EESU je v temperaturnem razponu. Najprej so zagotavljali, da bodo te delovale v razponu med -40 in 60 stopinj C, kar je standard v avtomobilski industriji, nato so spodnjo mejo morali premakniti na -20 stopinj (meja za litijeve ionske baterije je -30 stopinj), kar utegne biti ovira. Nekatere skrbi tudi, kaj bi se zgodilo, če bi se zaleteli z električnem avtomobilom, v katerem bi bile celice visoke napetosti. Bi elektrika poškodovala potnike? Pravijo, da te bojazni naj ne bi bilo!
Kje jih je moč uporabiti? Možnosti so neizmerne! Predvsem se poleg uporabe za pogon avtomobilov in ne nazadnje tudi naprav (prenosniki, mobilni telefoni) govori o sistemih, ki bi bili sposobni hraniti energijo, pridobljeno iz obnovljivih virov (sonce, veter), ki bi jo nato uporabili, ko bi jo potrebovali. Vrnimo se še na prej omenjeni električni avtomobil. Trenutno podjetje oblikuje 15 kWh sistem, katerega teža naj ne bi presegla 50 kilogramov, avto pa bi v enem zamahu lahko prevozil 300 km. Če zanemarimo ceno samega sistema, to pomeni približno 9 dolarjev za omenjeno razdaljo. Za primerjavo: za isto pot bi morali plačati nekaj deset evrov za bencin pri običajnem vozilu.
Novodobni alkimisti?
Podjetje Steorn (www.steorn.com) že celo leto trdi, da ima tehnologijo, s pomočjo katere je moč zagotoviti brezplačno in popolnoma čisto energijo. Predstavitev tehnologije je predvidena v tem ali naslednjem mesecu, a pozor, zadeva je malce vprašljiva. Ne sklada se s tistim, kar se že osnovnošolci učijo pri pouku fizike. Energije ni moč narediti iz nič, prav tako je ne moremo uničiti, lahko je le pretvarjamo iz ene oblike v drugo.
Tehnologija Orbo snovi na nečem, kar so poimenovali »časovno spremenljiva magnetno-mehanična interakcija«. Njihov stroj proizvaja mehanično energijo, kot pravijo, iz nič, nato pa jo z generatorjem pretvorijo v električno. Nateg ali nekaj, česar niti sami ne razumejo? Informacijo vzemite z veliko mero skepse. Alkimisti so se stoletja trudili umetno izdelati zlato, pa jim ni uspelo.
Marjan Kodelja
