Do tej pory krótka żywotność systemów magazynowania energii elektrycznej była główną przeszkodą w rozwoju e-transportu i transformacji energetycznej. Teraz jednak firma z Bonn w Niemczech chce rozwiązać właśnie ten problem za pomocą nowej baterii. Przemysł samochodowy już wyraził zainteresowanie i liczy potencjalne oszczędności.
Jeśli obecnie istnieją wątpliwości co do dobrego bilansu ekologicznego samochodów elektrycznych, mają związek głównie z wadami baterii. Akumulatory zwykle tracą moc po ok. 3 tys. cykli ładowania. Następnie ta najcenniejsza część samochodu elektrycznego musi być wyjęta, wymieniona i poddana recyklingowi. Rewolucji transportowej towarzyszy zatem ogromne zużycie energii, pieniędzy i zasobów.
Właśnie dlatego setki zespołów naukowców na całym świecie prowadzą badania nad lepszymi systemami magazynowania energii elektrycznej. Raz po raz gdzieś na świecie ogłaszany jest „przełom” w badaniach nad bateriami, tylko po to, by wkrótce okazać się klapą.
Jednak wysoki popyt napędza poszukiwania. I to nie tylko w zakresie elektromobilności. Przecież systemy fotowoltaiczne na dachach domów również rozprzestrzeniły się w Niemczech czy Polsce — i praktycznie każdy system solarny jest obecnie sprzedawany z akumulatorem.
Do tego mamy komercyjne farmy słoneczne i wiatrowe. Obok nich buduje się coraz więcej systemów akumulatorowych o wielkości przemysłowej, aby nie przeciążać sieci w godzinach szczytu.
Naukowcy obliczyli, że pojemność baterii litowo-jonowych na całym świecie musiałaby wzrosnąć ponad dziesięciokrotnie do 2030 r., aby osiągnąć cele transformacji energetycznej dzięki zielonej energii elektrycznej. Ponieważ jednak baterie są na razie jednorazowego użytku, transformacja energetyczna jest zagrożona gigantycznym problemem związanym z zasobami, recyklingiem i utylizacją.
Być może nadeszło jednak rozwiązanie: firma High Performance Battery (HPB) z Bonn twierdzi, że znalazła kamień filozoficzny i opracowała nowy akumulator półprzewodnikowy, który jest gotowy do produkcji seryjnej i który rozwiązuje prawie wszystkie problemy związane z magazynowanie energii elektrycznej. — Jesteśmy przekonani, że posiadamy zielony klucz do transformacji energetycznej — mówi Sebastian Heinz, dyrektor generalny i prezes zarządu firmy.
Technologia baterii HPB opiera się na 30-letnich badaniach prowadzonych przez naukowca z Fraunhofer Günthera Hambitzera, który jest związany z firmą jako konsultant. Hambitzerowi udało się zatrzymać proces starzenia konwencjonalnych akumulatorów litowo-jonowych, stosując w ogniwie mieszankę nowych składników.
Opracowali „wieczne baterie”?
Akumulatory litowo-jonowe starzeją się, ponieważ podczas ładowania i rozładowywania na ich anodach tworzy się warstwa wierzchnia. Warstwa ta rośnie z czasem i przy każdym użyciu — tym szybciej, im intensywniej akumulator jest używany. Ten wzrost górnej warstwy zużywa pojemność i zwiększa rezystancję wewnętrzną, a wydajność akumulatora spada.
W przypadku baterii HPB bardzo cienka warstwa wierzchnia tworzy się tylko podczas pierwszego ładowania, a następnie nie rośnie dalej. Bez względu na to, jak bardzo bateria jest używana, „opór wewnętrzny pozostaje mniej więcej stały przez cały okres jej użytkowania”, reklamuje się firma. Oznaczałoby to, że stworzyli „wieczną baterię”, której wydajność nie zmniejsza się nawet po dziesięcioleciach.
W przeciwieństwie do wielu firm obiecujących rewolucję w branży HPB chwali się serią prototypów: kilkaset ogniw akumulatorowych zostało wyprodukowanych i przetestowanych w laboratorium w Offenbach an der Queich w Nadrenii-Palatynacie.
Pierwsze modele wykonały już 12,5 tys. cykli z godzinnym ładowaniem i rozładowywaniem bez utraty wydajności, twierdzi Thomas Lützenrath, dyrektor operacyjny firmy. Konwencjonalne akumulatory litowo-jonowe wytrzymują mniej niż jedną dziesiątą tego obciążenia.
Dziennikarzom nie udało się jednak zweryfikować tych informacji podczas wizyty w laboratorium pod koniec września. Znany profesor i chemik z Fryburga Ingo Krossing, który od lat bada rozwój akumulatorów, „błogosławi” natomiast projekt swojego kolegi Hambitzera. Kiedy Krossing skonfrontował się z wynikami badań, stwierdził, że „był całkowicie zdumiony”.
Akumulator litowo-jonowy HPB jest niepalny i wykazuje także znacznie mniejszą wrażliwość na temperaturę niż akumulatory konwencjonalne. Ogniwo wykazuje „absolutnie wyższą przewodność nawet w temperaturze minus 40 st. C niż konwencjonalne ciekłe elektrolity w optymalnym przypadku w temperaturze plus 60 st. C”. To by oznaczało, że wstępne rozgrzewanie akumulatora samochodowego w zimie nie będzie już konieczne.
Aby jednak można było zastosować ten wynalazek jako akumulator samochodowy, należy zwiększyć jego wydajność. Akumulatory te natomiast najwyraźniej już teraz nadają się do stacjonarnego magazynowania energii.
Patenty są już zarejestrowane w 96 krajach, mówi menedżer HPB Sebastian Heinz. Firma Swiss Clean Battery (SCB) jako pierwsza zabezpieczyła licencje dla Szwajcarii i obecnie poszukuje inwestorów. Celem jest rozpoczęcie tam produkcji seryjnej w przyszłym roku i szybkie rozwinięcie jej do rangi gigafabryki.
Jeśli informacje się potwierdzą, rzeczywiście można będzie mówić o czymś w rodzaju „gamechangera” (czynnika zmieniającego zasady gry — red.) w transformacji energetyki i transportu. Chociaż urządzenie nadal opiera się na technologii litowo-jonowej, w ogóle nie potrzebuje kobaltu.
Producenci akumulatorów mogliby wejść w licencjonowaną produkcję i korzystać ze swoich istniejących maszyn, ogłosili menedżerowie HPB podczas spotkania w laboratorium w Offenbach.
W przemyśle samochodowym nowy wynalazek rozpala wyobraźnie
Według doniesień przemysł samochodowy jest już zainteresowany nowym rozwiązaniem. Koncerny mogą spodziewać się ogromnych oszczędności, jeśli obietnica HPB zostanie spełniona. W końcu szybkie ładowanie powoduje szybkie starzenie się baterii.
Oszczędne ładowanie akumulatora jest obecnie możliwe, ale tylko w wąskim korytarzu ładowania. Aby rozwiązać ten dylemat, akumulatory samochodowe były dotychczas instalowane w sposób znacznie przewymiarowany.
Skoro akumulator HPB może być używany w zakresie od 0 do 100 proc. poziomu naładowania bez uszczerbku dla jego żywotności, to wątpliwe z ekologicznego i ekonomicznego punktu widzenia przewymiarowanie akumulatorów samochodowych nie byłoby już dłużej konieczne.
Źródło: businessinsider.com.pl
