Budoucnost baterií je v niklu a zinku

Prudký rozvoj obnovitelných zdrojů energie, které by se mohly v Evropské unii do roku 2030 podílet na celkové spotřebě až 35 procenty a na výrobě elektřiny až 65 procenty, se neobejde bez systémů na ukládání energie.

V současnosti jsou nejrozšířenější akumulátory na bázi lithia, nejvíce nadějí se ale klade do kombinace niklu a zinku. Jedovaté olovo je mimo hru.

Lithium vede

Akumulátory na bázi lithia jsou v současné době nejpoužívanější. Existuje sice více druhů, nejvíce se však používají bateriové články typu li-ion. Ještě v roce 2011 technologii odborníci odmítali jako nezralou pro široké průmyslové využití.

Dnes ji najdeme běžně v elektromobilech, slouží ale také jako zásobník energie pro mobilní telefony, notebooky i celé domácnosti či továrny. Velkokapacitní úložiště od Tesly, nedávno dokončené v Austrálii, funguje také na bázi li-ion.

Mezi hlavní výhody li-ion úložišť patří vysoká hustota energie, dlouhá životnost a nízká míra samovybíjení. Cena sice zůstává vysoká, ale dle Bloomberg New Energy Finance klesá ročně o 24 % a tento trend se pravděpodobně hned tak nezastaví. Stále se nicméně nedaří vyřešit problém s náchylností na přebíjení a podvybíjení.

Olovo končí

Předchůdci lithiových baterií byly ty na bázi olova. Od té doby se staly nejrozšířenějším úložným systémem vůbec, ačkoli s původní technologií dnes mají společný snad jen olověný základ. Používají se nejvíce jako autobaterie, ale také v nemocnicích, bankách, na letištích apod. jako záložní zdroje.

Vhodné jsou i pro ostrovní systémy v místech se špatným či žádným přístupem k rozvodné síti. Za hlavní výhodu lze považovat poměr cena/výkon, který je nejlepší ze všech v praxi nasaditelných technologií.

Širší využití komplikuje poměrně nízká energetická hustota, krátké vybíjecí časy a snižování životnosti při vybití pod 20 %. Olovo navíc silně poškozuje přírodu, je tedy nutné tento typ úložišť důsledně recyklovat.

Nikl-kadmiový akumulátor vznikl roku 1899 a dlouhou dobu se používal jako univerzální napájecí zdroj. Nikl-kadmiové baterie mají mnoho společného s těmi olověnými, částečně tedy sdílí i jejich výhody a nevýhody. Mezi klady patří vysoká energetická hustota a dlouhá životnost, dále možnost skladování ve vybitém stavu a odolnost proti přebití či vybití. Mezi zápory se řadí toxicita kadmia a paměťový efekt, který nastane, pokud baterii nevybijeme nebo nenabíjíme úplně.

Budoucnost představuje nikl a zinek

V současnosti se nejvíce nadějí klade do kombinace niklu a zinku, která stojí méně peněz než obě předešlé technologie a znamená jen malou zátěž pro životní prostředí. Navíc téměř nepodléhá samovybití. Na druhou stranu problémem zatím zůstává malá životnost (okolo 800 nabití).

Česká stopa

Novým a netradičním způsobem skladování energie jsou pak vanadové průtokové baterie. Poprvé je použili vědci ve Walesu roku 1986, ale sériově se vyrábějí až od konce devadesátých let. Nový prototyp přitom v roce 2016 objevili vědci z Plzně a Česká republika se stala v této oblasti nejvýznamnějším trhem střední a východní Evropy.

Průtokové baterie na rozdíl od výše zmíněných neukládají energii na elektrodě, ale v kladném a záporném elektrolytu, které se skladují odděleně v nádržích s kapalinou. Při nabíjení či vybíjení je pumpa žene do reaktoru, kde je odděluje iontoměničová membrána. Průtokem vzniká reakce, při níž se vytváří nebo ukládá elektrický proud. Celková kapacita systému je přímo úměrná množství elektrolytu umístěného v externím zásobníku. Mezi výhody patří dlouhá životnost a nízká míra samovybíjení. Akumulátorům navíc nevadí dlouhodobé vybití. Na druhou stranu vanadové systémy trpí malou energetickou hustotou a pracují jen při teplotách 10–35 °C. Zatím nevyřešeným problémem zůstává nákladný servis.

Výroba vodíku je zatím nákladná

Elektřinu lze ukládat také výrobou vodíku pomocí elektrolýzy vody. Produkt elektrolýzy se skladuje ve speciálních nádržích (je extrémně výbušný) a ve druhé fázi se po reakci s oxidem uhličitým přemění na metan. Tento krok se dá vypustit a jako palivo lze použít přímo vodík.

Masové zavádění prozatím komplikuje nízká účinnost při výrobě, která konverzi prodražuje. Jde navíc o velmi výbušný prvek. Exploduje téměř okamžitě po kontaktu s atmosférou, minimální únik by tedy znamenal katastrofu.