Nem szeretne kőből készült elemeket? Új forradalom előtt állunk az újratölthető akkumulátorok terén? Mindezekről ma.
Világszerte régóta verseny folyik az úgynevezett zöld energia lehető legnagyobb hatékonyságának eléréséért. A megújuló energiaforrások, amelyek nem bocsátanak ki üvegházhatású gázokat a légkörbe, jelentik civilizációnk jövőjét, amiben senki sem kételkedik. Ez már nem csak álom, hanem a nap szükséglete. A tudósok egyre gyakrabban kongatják a vészharangot, és arra buzdítanak bennünket, hogy takarékoskodjunk az árammal, és próbáljuk meg a lehető leghatékonyabban használni az elektromos eszközöket.
Szintén érdekes: Felülvizsgálat Motorola Edge 40: ugyanaz a "csúcs a pénzért"
A lítium-ion akkumulátorok már nem olyan hatékonyak
A legtöbb készülék akkumulátorral, ill akkumulátorok, a régi Walkman lejátszóktól a legújabb okostelefonokig vagy elektromos autókig, lítium-ion technológiákon (Li-ion) alapul. Évek óta használják a legtöbb elektromos készülékben és technológiai berendezésben, bár nem túl energiahatékonyak és tartósak. Emellett idővel ártalmatlanításuk valódi problémát jelent környezetünk ökológiai helyzete szempontjából.
A lítium-ion akkumulátorokat szinte mindenhol elhelyezik, mert olcsók és nagy teljesítményűek. Mivel ezeknek az akkumulátoroknak a ára jelentősen csökkent az elmúlt évtizedben, a hosszú távú használat legéletképesebb alternatívájává válnak, pusztán óriási bőségük miatt. Mára ezek az akkumulátorok nem technológiai áttörésekkel, hanem a gyártási módszerek, eszközök és hatékonyság egyszerű és tartós mérnöki optimalizálásával értek el alacsony költséget és megnövelt energiasűrűséget.
A villamosenergia-termelés új módszereinek és technológiáinak fejlődésével azonban növekszik az igény a hatékony tárolási módok iránt. Kis léptékben ezzel nincs probléma - a megoldást a különféle típusú elemek és akkumulátorok jelentik, amelyek a valóságnak éppoly nyilvánvaló elemei, mint maga az elektromosság.
Használják telefonok áramellátására, különféle világításra, valamikor zseblámpák vagy zenelejátszók használatához is szükség volt rájuk, bár ezek ma már okostelefonjainkban is megtalálhatók. De hogyan lehet tárolni az egész háztartás ellátásához szükséges energiát? Kiderült, hogy ebben az esetben is jól jöhetnek az elemek. Természetesen nem a boltokban kapható népszerű "ujj" típusú akkumulátorokról beszélünk, hanem teljesen új készülékekről, amelyek már önmagukban is izgalmas mérnöki teljesítmények.
Már régóta folynak a kutatások olyan új akkumulátorok kifejlesztésére, amelyek teljesítményük, költségük és tartósságuk tekintetében felveszik a versenyt a lítium-ion akkumulátorokkal.
Ezen új technológiák közül sok nem teljesen új. Lényegében a lítium-ion akkumulátorokhoz hasonlóan működnek, csak más anyagok felhasználásával. Íme néhány legérdekesebb példa azokra a technológiákra, amelyek hamarosan forradalmasíthatják az energiatárolás területét.
Olvassa el még: A ChatGPT 7 legmenőbb felhasználási módja
Szilárdtest akkumulátorok
Az ilyen típusú akkumulátorok másokkal ellentétben nem folyékony vagy gél elektrolitokat használnak, hanem szilárd formákat. Az ilyen elektrolitok általában kerámia, üveg, polimerek vagy szulfitok formájában vannak. A szilárdtest-akkumulátorok hatékonyabbak, mert több energiát biztosítanak ugyanolyan méretűek esetén, mint lítium-ion társai. Nagy lehetőségek rejlenek bennük, különösen az elektromos járművek meghajtása terén.
A szilárdtest akkumulátor képes megoldani a legtöbb fent felsorolt problémát a mai lítium-ion akkumulátorokkal. Az üveg szilárdtest akkumulátor háromszoros energiasűrűséggel rendelkezhet alkálifém (lítium, nátrium vagy kálium) anód használatával, ami növeli a katód energiasűrűségét és hosszú élettartamot biztosít. A szilárd elektrolit nem gyúlékony, vagy legalábbis ellenáll az öngyulladásnak. A szilárdtest-akkumulátorok nem gyúlékony természete csökkenti a túlmelegedés kockázatát is, lehetővé téve a cellák szorosabb becsomagolását, ezáltal növelve a tervezési rugalmasságot és a térfogatsűrűséget.
Ezekkel az akkumulátorokkal kapcsolatos nagy remények azzal a ténnyel kapcsolatosak, hogy sokkal tovább bírják. És ez nagy plusz a mai világban.
A szilárdtest-akkumulátorok azonban jelenleg alacsony technológiai felkészültségi szinten állnak, és az alapkutatás még mindig folyamatban van, ami bizonytalanságot és aggályokat okoz a magas gyártási költségek és a méretezhetőség tekintetében. A kihívás az is, hogy szilárd elektrolitokat vezessenek be egy olyan folyamatba, amely kompatibilis a modern gyártási gyakorlattal, és amely nem befolyásolja a végtermék tartósságát vagy költségét, és ezen felül olyan előnyökkel jár, mint a jobb energia- és teljesítménysűrűség, nagyobb biztonság, és nagyobb áteresztőképességű..
Olvassa el még: Teszteltem és interjút készítettem a Bing chatbotjával
Lítium-kén akkumulátorok
A lítium-kén (Li-S) akkumulátorokat (nem tévesztendő össze a "lítium-kénnel" - ezeket az örök akkumulátorokat az ukránok vitái táplálják) a múlt század 60-as évei óta kezdték fejleszteni és kutatni, mint hatékony eszközt energia tárolása reverzibilis elektrokémiai reakciók segítségével. A lítium-ion akkumulátorok (LIB) technológia gyors fejlődése és kereskedelmi forgalomba hozatala ellenére nem sikerült áttörést elérni a lítium-ion akkumulátorok előtt álló kritikus műszaki kihívások megoldásában az elkövetkező évtizedekben. Ezért a 2000-es években a Li-S akkumulátorok jelentős érdeklődést váltottak ki a fejlesztők körében előnyeik - alacsony költség és magas elméleti fajlagos energia - miatt. Ezek a mutatók majdnem háromszor magasabbak, mint a jelenlegi lítium-ion akkumulátorok jellemzői. Az alacsony költség és a magas kéntartalom (azaz aktív katódanyag) vonzóbbá teszi a lítium-kén akkumulátorokat, mint a lítium-ion akkumulátorokat, tekintettel arra, hogy az utóbbiak kritikus anyagokat, például kobaltot és nikkelt használnak a katódgyártás során.
A lítium-kén akkumulátorokban pedig kénből lesz a katód, amely az akkumulátor két elektródája közül az egyik. Ez az elem kiegyensúlyozottabb, mint a hagyományos nikkel és kobalt. Az ilyen akkumulátorok hatékonyabbak, mint a lítium-ion akkumulátorok. Ez nyilvánvalóan megnövelheti azon autók hatótávolságát, amelyekben használni fogják őket. Elmondhatjuk, hogy ezeknek az akkumulátoroknak a nagy előnye, hogy a kén olcsó és elterjedt alapanyag. Ugyanakkor az ilyen akkumulátorok gyártási folyamata nagyon hasonló a lítium-ion akkumulátorok gyártásához használthoz, ami azt jelenti, hogy ugyanazokat az eszközöket és gyártási kapacitásokat lehet felhasználni a gyártásukhoz.
Az ilyen típusú akkumulátorok másik előnye a gyártásukhoz szükséges kisebb energiamennyiség, közel 25%-kal. Mindezek a tulajdonságok nagyon jövedelmezővé tehetik a lítium-kén akkumulátorok gyártását.
A fejlesztések már javában zajlanak. A Lyten cég különösen jelentős sikereket ért el ezen a területen. Már van egy teljes LytCell EV akkumulátorplatformja. A cég szerint az akkumulátora olcsóbb és biztonságosabb, mint a mai lítium-ion akkumulátorok, és az Egyesült Államokban gyártott, sorozatgyártású elektromos járművekben már az évtized közepén használható lesz.
Szintén érdekes: Google Bard AI: Minden, amit tudnod kell
Vas-levegő akkumulátorok
Az ilyen típusú akkumulátorok a vas levegővel történő oxidációs folyamatán alapulnak. Az újratöltési folyamat során az oxidált anyagok visszaalakulnak vassá a fordított oxidációnak nevezett folyamat során. A vas-levegő akkumulátorok a közeljövőben várhatóan széles körben elterjednek, főként azért, mert közel 25-ször hosszabb energiatárolást tesznek lehetővé, mint a lítium-ion akkumulátorok.
A nagyon nagy vas- és levegőtartalékok miatt az ilyen akkumulátorok minden bizonnyal sokkal olcsóbbak lennének. Becslések szerint ezek ára körülbelül 10-szer alacsonyabb lehet, mint a meglévő akkumulátoroknál! Sajnos az ilyen akkumulátoroknak van egy jelentős hátránya - a vas-oxidáció lassú sebessége miatt a töltésük sokáig tarthat.
A Form Energy start-up, amely a híres Massachusetts Institute of Technology (MIT) bázisán alakult ki, sikeresen fejleszt vas-levegő akkumulátorokat. A Form Energy akkumulátorok a fejlesztők szerint tízszer olcsóbbak, mint a lítium, és vasat használnak, amiből bőven van a világon. Ugyanakkor a vas-levegő akkumulátorok tovább bírják, mint a lítium akkumulátorok, és biztonságosabbak is, mert nem gyúlékonyak.
Az egyetlen hátránya jelenleg az, hogy ezek az akkumulátorok lassan töltődnek, így kevésbé életképes megoldást jelentenek, mint a lítium akkumulátorok, például laptopok vagy okostelefonok esetében. Az országos hálózati szintű energiatárolásra viszont kiváló megoldást jelentenek, hiszen 100 órányi energiatárolást tudnak biztosítani, jóval hosszabb ideig, mint a lítium akkumulátorok, amelyek akár hat órát is kibírnak. Ily módon elősegíthetik a nagyméretű napelemparkok és szélerőművek integrációját.
Szintén érdekes: A Bluesky-jelenség: milyen szolgáltatás és hosszú-e?
Akkumulátorok zúzott kővel
Egy másik érdekes példa az új típusú akkumulátorokra azok, amelyek elektromosság helyett hőt tárolnak. Például az izraeli Brenmiller Energy cég alternatív anyagok, például kőzetek felhasználásán dolgozik a hőenergia tárolására. A Brenmiller Energy 2012 óta zúzott követ használ először termelésre, majd hőenergia tárolására. Az ilyen technológiák viszont különféle célokra használhatók, például az iparban.
Érdekes módon a zúzott kő energiatárolásra való felhasználásának ötlete nem teljesen új. A NASA, amely számos új technológiát tudhat magáénak, a múlt század hetvenes évei óta teszteli a hőenergia-tárolási technológiákat. A hagyományos akkumulátoroktól eltérően az izraeli cég által gyártott akkumulátorok energiát használnak gőz, meleg víz vagy forró levegő előállítására. A Brenmiller Energy szerint a Tempo nevű üzeme akár 35 MWh energiát is képes tárolni, óránként akár 14 tonna gőzt is termelve.
Ez nagyon fontos Izrael gazdasága számára, ahol az összes energiával kapcsolatos kibocsátás 45 százaléka az ipari fűtési szektorból származik. A projekt célja a hagyományos fosszilis tüzelőanyaggal működő gőzkazánok leváltása.
Az új valóság új megoldásokat igényel. Az új típusú akkumulátorok megjelenése hozzá fog járulni az energiatakarékossági technológiák fejlesztéséhez. Talán néhány év múlva már nem kell minden nap tölteni a laptopját vagy okostelefonját, mert egy töltéssel egy hónapig, de akár egy évig is működni fog. Ugyanakkor az új típusú akkumulátor nemcsak energiát takarít meg, hanem hozzájárul a környezet megóvásához is.
Szintén érdekes: