Student World

***oznámení Technické univerzity Liberec

Unikátní myšlenkou hybridní baterie, která slibuje vylepšení vlastností současných akumulátorů, se zabývají vědci z Technické univerzity v Košicích ve spolupráci z Fakultou mechatroniky a mezioborových inženýrských studií Technické univerzity v Liberci. V budoucnu by nás tak mohl přestat trápit nízký výkon, dlouhé nabíjecí časy ale i třeba samovybíjení současných baterek v mobilech i jiných zařízeních, která nelze napájet přímo do zásuvky.

Projekt zaměřený na potlačení nedostatků současných akumulátorů a hledání nových způsobů skladování elektrické energie podpořila Vědecká grantová agentura Slovenské republiky v rámci smlouvy VEGA 1/2178/05 částkou 306 tisíc slovenských korun.

Slovensko-český řešitelský tým využil při sestavení hybridní baterie takzvaného ultrakapacitoru (UCAP), který svým vzhledem připomíná elektrolytický kondenzátor. Jeho elektrické i mechanické vlastnosti ale daleko převyšují vlastnosti akumulátoru. Zatímco nabíjecí čas u akumulátorů se pohybuje od jedné do pěti hodin, v UCAP se měří na sekundy, počet cyklů u akumulátorů se pohybuje kolem tisíce, u UCAP to je zhruba milion. Podstatně větší je i výkon a účinnost. Základní rozdíl spočívá v principu skladování elektrické energie. Akumulátor využívá k uskladnění elektrické energie chemickou reakci, s jejíž pomocí ji přemění na materiál elektrod. UCAP však dokáže uskladnit elektrickou energii v čisté formě bez nutnosti její další přeměny. To vysvětluje jeho lepší elektrické vlastnosti a téměř nulovou teplotní závislost. „Jediným nedostatkem UCAP je zatím poměrně nízká energetická hustota na jednotku objemu. Pokud se v budoucnu podaří tyto překážky odstranit, tak UCAP budou moci plně nahradit současné typy akumulátorů. Zatím to možné není,“ říká Martin Olejár z košické univerzity.

Hybridní typ sekundárního napájecího zdroje vyvíjený košickými a libereckými vědci disponuje vysokou energetickou hustotou i podstatně vyšší dynamikou. „Hybridní baterie je v principu kaskádní propojení běžného akumulátoru s UCAP prostřednictvím obousměrného měniče, který zprostředkovává přenos elektrické energie mezi akumulátorem a UCAP v obou směrech za předem definovaných podmínek, jako je například proudové omezení pro hraniční hodnoty dovolených nabíjecích a vybíjecích proudů akumulátorů,“ vysvětluje Jan Koprnický z Technické univerzity v Liberci.

K hlavním výhodám popisovaného zapojeni HB vůči samotnému akumulátoru patří mimo jiné vyšší dynamika výstupního výkonu, nižší teplotní závislost a delší životnost. Obzvlášť zajímavou vlastností HB je její konstantní velikost svorkového napětí v průběhu celého životního cyklu. Její nevýhodou zatím zůstává složité zapojení a vyšší cena. „Tyto nevýhody však nesouvisejí s funkčností HB, ale spíše s její realizační a ekonomickou stránkou. S tím se ale u nově vyvíjených zařízení počitá. Pokud by se HB zavedla do sériové výroby, stanou se tyto nedostatky časem bezvýznamnými,“ tvrdí Martin Olejár.

Popisovaná koncepce hybridní baterie je podle realizátorů projektu hlavním přínosem zejména pro mobilní výkonové aplikace, které vyžadují od napájecího zdroje vysokou dynamiku výstupního výkonu a minimální teplotní závislost. Názorným příkladem mohou být i osobní automobily. Současné startovací akumulátory disponují nízkou dynamikou a poměrně velkou teplotní závislostí. A právě tyto nevýhody jsou u HB značně potlačeny. Navíc u nich nedochází k poklesu svorkového napětí v důsledku vybíjení, čímž jsou zajištěny ideální provozní podmínky při každém startování automobilu. Další možné využití HB je v akumulátorových elektronářadích, dopravních vozících nebo i elektromobilech.

„Hybridní baterie je zatím ve stádiu vývoje. Čas ukáže, zda se uplatní i v běžné praxi jako alternativní náhrada dnešních akumulátorů,“ říká Jan Koprnický.

autor J. Kočárková, tisková mluvčí TUL