Energie je kupa, není ji ale jak ukládat. Akumulátory se stávají svatým grálem energetiky

Naléhavost problémů s akumulátory pociťuje většina majitelů smartphonů, omezená výdrž těchto mobilů má na svědomí nejedno zmařené jednání, schůzku nebo kontrakt. Lehká a výkonná baterie je také kritickým prvkem elektromobilů − přitom už konstruktéři sní o elektrických letadlech. Umění skladovat elektřinu by ale především vyřešilo všechny problémy alternativní energetiky, která sice umí produkovat hodně energie, pohříchu ale ne tehdy, když je potřeba.

Vývoj akumulátoru donedávna mnoho nadějí nedával, přestože první vůz, který překonal rychlost 100 km/h, byl už roku 1899 elektromobil. Později ale snahy konstruktérů o lepší baterie uvázly ve slepé uličce a zvítězila fosilní paliva. Teprve nástup lithia v posledních desetiletích zase vrátil akumulátor do hry.

"Vidím naději na průlom, kterého by se dalo v dohledné době dosáhnout," prohlásil nedávno v souvislosti s lithiovými akumulátory americký podnikatel a technologický inovátor Elon Musk. "Zatím o tom nemohu mluvit, informace jsou důvěrné. Říkám jen, že vidím cestu, po které zřejmě stojí za to jít," naznačil.

Musk by měl vědět, co říká, protože produkce jeho elektromobilů Tesla s bateriemi stojí a padá. Jejich současné výkony sice nejsou špatné, ovšem právě cena akumulátorů z nich dělá luxusní zboží. A to se raději moc nemluví o tom, že životnost současných lithium-iontových akumulátorů i počet jejich nabíjecích cyklů jsou omezené, což provoz dál prodražuje.

"Nikdo nepochybuje, že se lithiové články staly katalyzátorem zelené revoluce," konstatuje autor podepisující se jako TheDev na serveru ValueWalk. "Ale k dosažení plně obnovitelné energetiky bude potřeba udělat ještě spoustu práce."

Cílem jsou především elektromobily s takovými parametry, aby se kupující nerozhodoval mezi nimi a vozy se spalovacími motory. Navíc by měla levná "skladiště" elektřiny z alternativních zdrojů současně sloužit jako vyrovnávací kapacity rozvodných sítí. Levné, výkonné a lehké akumulátory nejspíš revolučním způsobem změní řadu dalších odvětví.

Lithium bude ropou 21. století

Klasické lithiové akumulátory jsou zatím v mnoha ohledech nepřekonatelné: lithium je nejlehčí kov (na vodě plave) a v takzvané Becketově řadě kovů stojí nejvýše, takže teoreticky umožňuje sestavit galvanické články s nejvyšším napětím. To se ví už od 19. století, ale teprve roku 1991 uvedla společnost Sony na trh jejich variantu známou jako lithium-iontový článek (li-ion) s tekutým elektrolytem, který je dodnes (po mnoha vylepšeních) to nejlepší, co pro skladování elektřiny máme k dispozici. Na prvním místě je to jejich energetická hustota, která může teoreticky dosahovat až 500 watthodin na kilogram (i když v praxi to není ani polovina, udává se 68 až 200 Wh/kg).

Li-ion akumulátory ale mají i nevýhody. Kromě již zmíněné ceny, nízkého počtu nabíjecích cyklů a malé životnosti mohou být také za určitých okolností nebezpečné, protože lithium je vysoce reaktivní. Ještě ke všemu li-ion akumulátorům nedělají dobře mrazy. Navíc jsou zásoby lithia omezené a po planetě nerovnoměrně rozložené, takže lithiové články nejspíš nikdy nebudou levné. S rostoucí poptávkou se tak lithium stává geopolitickým faktorem a nechybí ani názory, že se během 21. století stane tím, čím byla dosud ropa.

Když Elon Musk zmiňuje blížící se průlom v technologii lithiových akumulátorů, naráží na vlastní byznys. Podle jeho slov je Tesla největším odběratelem li-ion článků na světě. "Každý, kdo v branži udělá nějaký objev, s tím jde za námi," tvrdí. Kromě toho od roku 2015 spolupracuje s Jeffem Dahnem z Dalhouse University, který je považován za jednoho z průkopníků li-ion technologie a předního experta v oboru. Právě Dahnova práce má směřovat k baterii s větší energetickou hustotou a nižšími výrobními náklady, která sice ve vozech Tesla ještě není, ale o níž Musk ve svém tajuplném prohlášení nejspíš mluvil.

Musk není jediný, kdo tvrdí, že má na dosah akumulátor s dosud nevídanými parametry. S podobným prohlášením přišla nedávno také automobilka Toyota. Její akumulátory mají elektrolyt v pevném stavu místo tekutého, údajně i vyšší životnost a nabíjí se během několika málo minut. Veřejně je automobilka zatím nepředvedla, v jejích automobilech se ale mají ocitnout okolo roku 2022.