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.

Tesla Y má páté narozeniny. Je nejprodávanějším elektromobilem v historii

Tesla Model Y Performance

VIDEO Americký výrobce elektromobilů Tesla, v jehož čele stojí miliardář Elon Musk, patří k světovým...

Škoda představila malý elektromobil jménem Epiq. Cenu dostane k 600 tisícům

Koncept malého elektrického SUV Škoda Epiq

VIDEO Automobilka Škoda loni téměř ztrojnásobila provozní zisk na 1,77 miliardy eur. Značka při oznámení...

Fisker je v potížích. Pomůže injekce Nissanu na svět ferrari pick-upů?

Alaska sdílí architekturu FT31 s SUV Ocean a Henry Fisker o něm mluví jako o...

VIDEO Ani druhý pokus dánského designéra Henrika Fiskera o vlastní automobilku se nevyvíjí příliš dobře....

Soumrak výroby aut v Evropě. Čína v továrně Fiatu, tu po fordech nikdo nechce

Leapmotor má být v Evropě nízkonákladovou značkou, která se má zaměřit výhradně...

VIDEO Italsko-francouzskou rozmíšku v koncernu Stellantis má vyřešit předhozená kost v podobě výroby...

Nizozemsko může dobíjet elektromobily, nebo domácnosti. Obojí ne, síť nestačí

Nizozemská elektrická síť kapacitně nestíhá, když se dobíjí stávajících 450...

Kapacita elektrické sítě v Nizozemsku nestačí balancovat elektromobilitu. Omezení provozu veřejných...

Italská vláda chce přilákat automobilky, jedná s Teslou i Číňany

Stylový crossover DR F35 je vylepšenou verzí modelu Chery Tiggo 7 Fly.

Italská vláda v rámci snahy o přilákání další automobilky do země jedná s americkým výrobcem...

Číňané touží uspět v Evropě, je to otázka prestiže, vysvětluje šéf českého MG

MG EHS Plug-In Hybrid

VIDEO Letos stoletá značka Morris Garage je kometou evropského automobilového trhu a platí to i o tom...

  • Nejčtenější

Vyzkoušeli jsme podvod z Aliexpressu. Může vás přijít draho, i po letech

v diskusi je 110 příspěvků

14. března 2024

Nakoupili jsme na Aliexpressu a pěkně se spálili. Jednu USB paměť, dvě externí SSD a jeden externí...

Nejsilnější raketa úspěšně prošla prvním testovacím letem do vesmíru

v diskusi je 138 příspěvků

14. března 2024  12:12,  aktualizováno  15:31

Společnost SpaceX poprvé dostala svůj Starship do vesmírného prostoru. Po dvou předchozích...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Svět uznal nároky Beneše. Československo vyhrálo spor s Polskem o Javorinu

v diskusi je 42 příspěvků

12. března 2024

Před 100 lety se Československo dočkalo mezinárodního uznání ve sporu s Polskem o Javorinu....

Tato novinka ve vyhledávání Googlu lidi pěkně vytáčí. Máme řešení

v diskusi je 153 příspěvků

12. března 2024  10:45

Jedna z novinek, kterou přineslo evropské Nařízení o digitálních trzích, je změna v tom, jak Google...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Polopás není polovičaté řešení. Třetí říše byla mistrem v oboru

v diskusi je 9 příspěvků

18. března 2024

Druhá světová válka byla zlatým věkem polopásových vozidel. Vyráběli je především Němci a...

VIDEO: Střílej po mně! Kameraman natočil téměř celý útok v centru Prahy

Premium Ve čtvrtek zemřelo rukou střelce Davida K. 14 obětí, 25 lidí je zraněných, z toho deset lidí těžce. Jedním z prvních na...

Máma ji dala do pasťáku, je na pervitinu a šlape. Elišku čekají Vánoce na ulici

Premium Noční Smíchov. Na zádech růžový batoh, v ruce svítící balónek, vánoční LED svíčky na baterky kolem krku. Vypadá na...

Test světlých lahvových ležáků: I dobré pivo zestárne v obchodě mnohem rychleji

Premium Ležáky z hypermarketů zklamaly. Jestli si chcete pochutnat, běžte do hospody. Sudová piva totiž dopadla před časem...

Kuličková myš, VHS a další technologické skvosty nedávné minulosti

v diskusi je 7 příspěvků

19. března 2024

S některými bylo možné se běžně setkat ještě před deseti lety, jiné je možné koupit a používat...

Od Amazonu po Voyo. Velký test streamovacích služeb našel obří rozdíly

v diskusi je 14 příspěvků

19. března 2024

Premium V jedné můžete vybírat z dvou set filmů a seriálů, ve druhé z osmi tisíc. V jedné je speciální...

Zemřel astronaut Stafford, který si ve vesmíru „podal“ ruku s Leonovem

v diskusi nejsou příspěvky

18. března 2024  19:10

Ve věku 93 let po dlouhé nemoci zemřel někdejší astronaut Thomas Stafford, který byl zapojený do...

Apple přidá do svých zařízení generativní AI, využije k tomu Google

v diskusi nejsou příspěvky

18. března 2024  13:34

Apple jako jedna z mála technologických společností nezachytil příchod vlny generativní umělé...

Nutný výchovný pohlavek, souhlasí Bouček i Havlová s přerušením projevu na Lvu

Moderátor Libor Bouček ostře zareagoval na kauzu ohledně délky proslovu režisérky Darji Kaščejevové na předávání cen...

Švábi, vši a nevychované děti. Výměna manželek skončila už po pěti dnech

Nová Výměna manželek trvala jen pět dní, přesto přinesla spoustu vyhrocených situací. Martina ze Znojma se pokoušela...

Vyzkoušeli jsme podvod z Aliexpressu. Může vás přijít draho, i po letech

Nakoupili jsme na Aliexpressu a pěkně se spálili. Jednu USB paměť, dvě externí SSD a jeden externí HDD. Ve třech...

Chtěli, abych se vyspala s Baldwinem kvůli jeho výkonu, říká Sharon Stone

Herečka Sharon Stone (66) jmenovala producenta, který jí řekl, aby se vyspala s hercem Williamem Baldwinem (61). Měla...

Byla to láska na první pohled, říká hvězda Gilmorek o manželství s modelkou

Milo Ventimiglia (46), představitel Jesse ze seriálu Gilmorova děvčata nebo Jacka Pearsona ze seriálu Tohle jsme my, je...