Pozrite si
Úložiská energie sú kľúčom k efektívnej využiteľnosti rôznych nestabilných zdrojov, medzi ktorými na prvom mieste figurujú veterné a solárne elektrárne. Vetru (ani dažďu) rozkázať nevieme a slnečnému svitu takisto. Nehovoriac o bezvetrí a nočných hodinách, kedy tieto zdroje žiadnu elektrickú energiu nevyrobia.
Ide to aj bez lítia
Paradoxne práve tieto časy sa môžu kryť s odberovými špičkami, takže prevádzkovatelia rozvodných sústav nemajú veľa pochopenia pre výrobcov, čo dodávajú elektrinu do siete „kedy sa im zachce“. Výkonné úložiská môžu tieto nerovnováhy účinne filtrovať a prekryť aj výpadky v dodávkach elektriny.
Tesla a ďalší výrobcovia už dokážu vyrobiť výkonné záložné Li-ion batérie, schopné stabilizovať veľké časti siete. Austrálska referencia Tesly s výkonom 129 MWh je zatiaľ najväčšou záložnou batériou na svete. Takéto riešenia však nie sú práve lacné, čo zatiaľ bráni ich masívnemu plošnému nasadzovaniu.
Jednou z nádejných alternatív sú takzvané prietokové, alebo redox-flow batérie. Nedúfajte, že ich niekedy uvidíte v notebookoch, ale pri riešeniach, kde robustnosť nehrá podstatnú rolu, majú budúcnosť. Niektorí veria, že aj v elektromobilite.
Kým galvanické akumulátory pri nabíjaní ukladajú energiu do chemických zmien elektród, redox-flow batérie to robia prostredníctvom zmien elektrolytu (resp. dvoch elektrolytov). Prostredie medzi elektródami je oddelené polopriepustnou membránou a systém používa čerpadlá pre pohyb elektrolytov, ktoré tvoria elektródy.
Ich výhodou je odolnosť voči samovybíjaniu, dlhá životnosť a dostupnosť materiálov, z ktorých sú vyrobené. Kapacita sa dá jednoducho zvyšovať objemom nádrží, kde sú uskladnené oba elektrolyty. Batérie sa ďalej vyvíjajú a aktuálne vedci zo Stanfordskej univerzity v Kalifornii prišli s riešením, ktoré významne pomôže zvýšiť ich kapacitu.
S tekutým kovom pri izbovej teplote
Vedci z americkej Stanfordskej univerzity našli cestu, ako flow batérie urobiť efektívnejšími za zaujímavú cenu. Vyvinuli flow batériu na báze tekutého kovu, ktorá dokáže skladovať elektrickú energiu za nižšiu cenu a s vysokou energetickou hustotou.
Technológia prietokových batérií je už dlho považovaná za favorita pre uchovávanie energie z obnoviteľných zdrojov. Používané elektrolyty však majú aj nedostatky – buď majú nízku energetickú hustotu, alebo vyžadujú vysokú prevádzkovú teplotu, sú toxické, prípadne drahé.
William Chueh a Antonio Baclig zo Stanfordu spolu s Jasonom Rugolom, ktorý pôsobí v rámci spoločnosti Alphabet X Development sa rozhodli vyskúšať zliatinu sodíka a draslíka, ktorá zostáva v kvapalnom stave už pri izbovej teplote, ako elektrolyt pre elektrónovo donorovú, negatívnu elektródu batérie.
Tento kvapalný kov má teoreticky najmenej 10-násobne vyššiu energetickú hustotu na gram oproti iným potenciálne vhodným materiálom pre zápornú stranu prietokovej batérie.
Kladnú a zápornú elektródu vedci oddelili pomocou keramickej membrány z draslíka a oxidu hlinitého, ktorá súčasne umožňuje tok prúdu.
Podarilo sa im viac ako zdvojnásobiť maximálne napätie oproti bežným prietokovým batériám a prototyp stabilne fungoval tisícky prevádzkových hodín. Vyššie napätie zároveň znamená, že batéria dokáže pri rovnakej veľkosti uložiť viac energie, čo zníži výrobné náklady.
Dlhá cesta k úspechu
Kým sa však batérie s tekutým kovom dostanú do praxe, čaká výskumníkov ešte veľa práce. Bude potrebné optimalizovať membránu pre zlepšenie výkonu a vyvinúť elektrolyt pre pozitívnu elektródu, ktorý nebude membránu oslabovať.
Ako to už pri vývoji batérií chodí, môže ísť o dlhodobejší proces. Existuje však silná motivácia, aby sa to podarilo. Lacnejšie a výkonnejšie záložné batérie uľahčia využívanie obnoviteľných zdrojov energie a môžu zažehnať aj nebezpečenstvo black-outu pri rôznych kalamitách, alebo haváriách rozvodnej siete.
Zdroj