Revija Joker - Skladišča naboja

ČLANKI
stranka » članki » vedež » Skladišča naboja

Preboj za ovinkom?
Telefoni nam molijo iz žepov in notesniki iz nahrbtnikov, na rokah imamo pametne ure, na uhljih prenosne slušalke, na srcih spodbujevalnike. Toda polnimo jih še vedno s podobnimi navadami – telefone dnevno, prenosnike vsakih nekaj ur. V daljincih so enake alkalijske inačice kot pred dvajsetimi leti in v baterijskih svetilih takisto. Mar ne bi morali do sedaj v vseh napravah že imeti univerzalnih akumulatorjev, ki bi jih brezžično napojili v nekaj sekundah, nakar bi računalnik poganjali na oko najmanj en teden? Ne da rast avtonomije prenosnikov merimo v minutah na leto, avtomobile pa polnimo na manj kot sto kilometrov in smo nenehno živčni, če bomo dosegli naslednjo polnilno postajo? Upoštevati gre sicer, da so naprave vse bolj požrešne in v zameno za to zmogljivejše. A v splošnem tehnološki razvoj skladišč elektrike ne pozna lastne različice eksponentnega Moorovega zakona kot mikroprocesorji. Dejstvo, da je še danes v rabi dosti različnih inačic baterij, ki imajo vsaka svoje prednosti in slabosti, pove, da je človeštvo prisiljeno v mnoge kompromise med velikostjo, ceno in še posebno učinkom. 

Podjetja izbiro li-ionske baterije redko prepustijo kupcu naprave. V telefonu smo prisiljeni uporab­ljati privzeto; drugače je pri dronu, kjer je moč na lastno pest z drugo shrambo izboljšati čas leta.

Res je, da smo vsakih nekaj mesecev priča bučnim najavam, da so v kakšnem laboratoriju odkrili način, kako (domnevno) podvojiti kapaciteto ali napolniti baterijo v minuti. A nato o tem ponavadi ne slišimo nikoli več. Za takšnimi novicami se skriva žalostna dinamika raziskovanja na tem področju, ki mu izven vodilnih podjetij manjka denarja. Napredek pri razvoju baterij je namreč počasno, mukotrpno garanje, ki si ga lahko privoščijo le firme, ki so v njem že do vratu, na primer proizvajalci elektronike in e-avtomobilov. Drug kapital sem nerad zaide, ker se na dobiček enostavno čaka predolgo. Velike najave so tako skrbno lansirane v javnost, da bi morebiti privabile investitorje, redkeje pa dejansko pomenijo važ­en preboj. Na univerzi Carnegie Mellon so lani napravili raziskavo na to temo in dognali, da uvedba nove tehnologije baterij terja vsaj deset do petnajst let, izboljšava obstoječe pa vsaj štiri leta. Bliž­njic ni, zgolj počasna rast, ki Li-ionskim tipom letno pridoda 6 do 8 % kapacitete in jim v enaki meri zniža ceno. In to kljub dejstvu, da ima tod znaten vložek vojska, saj je treba vse od očal za nočno gledanje do GPS-naprav, ki jih tovorijo soldatje sodobnega bojišča, takisto napajati z baterijami.

Ker je soldat zaradi zaščitnega jopiča in mnogih naprav zelo obtežen, je masa baterij v vojski hud problem. V preizkušanju je raba sončnih celic, ki bi zmanjšala potrebno hrambo. Vsaj podnevi.

Večina raziskav se suče okoli izboljšave zgradbe elektrod, da bi jim z naprednimi kristalnimi strukturami povečali površino in s tem zmožnost hrambe večjega števila ionov, kar bi povečalo kapaciteto. Na površino odlagajo ogljikove in silicijeve nanocevke, seveda pa ne umanjka raba grafena, razvpitega 'čudežnega' materiala, ki označuje za molekulo debelo plast ogljika. Izkoristiti ga skušajo tako na elektrodah kot membranah, ki bi bolje usmerjale potovanje ionov in elektrolitov. Španska firma Gra­phenano naj bi tako razvila grafensko baterijo grabat, ki naj bi imela petkrat večjo zalogo od današnjih litij-ionskih in se namečkoma polnila tridesetkrat hitreje. Sliši se kot še ena od laboratorijskih pravljic in strokovni komentatorji so skeptični. Bomo verjeli, ko bomo videli. Otipljivejši je napredek pri kompaktnosti zasnov, predvsem v smeri zelo tankih, upogljivih akumulatorjev. Ti bodo pomembni v oblačljivi elektroniki in veliko laboratorijev na sejmih že s ponosom kaže prototipe, ki delujejo.

Dokler je treba napajati zgolj mobitel ali uro, slabo razmerje med shranjeno energijo in prostornino pri baterijah ni očitno. To se spremeni, ko je treba pognati konkreten stroj, kot je eksoskelet. Japonski HAL (Hybrid Assistive Limb), ki ga v Nemčiji uporabljajo za pomoč pri hoji ostarelih ter invalidov, ima avtonomijo okrog pol ure pri zmerni ... eee, počasni hoji. Težko bi se z njim odpravil na pošten izlet v hribe.

Pri najmodernejši vrsti polnjenja avtomobilov, rapid chargingu, v baterijo šiba enosmerni tok pri okrog 500 voltih in 200 amperih, torej v rangu stotih kilovatov. Elektronika tako v postaji kot avtu nadzoruje vse in ni važno, do kod ali od kod polnimo. Ker se 'pri več črticah' notranji upor hrambe zlagoma viša, nadzor pri 80 % umetno upočasni hitrost polnitve. Toda krivulja upora je v resnici bolj položna in ne odsekana.

Skladišča naboja objavljeno: Joker 283
februar 2017