Akumulátory a baterie – záloha energie pro svět i do kapsy

Akumulátory a baterie. Pro někoho pojmy z osnov fyziky pro ZŠ, pro jiného každodenní pomocníci, o kterých téměř neví , a pro dalšího třeba celoživotní práce. Jsou všude okolo nás – v drobné elektronice, průmyslových technologiích, nemocnicích, autech, učebních pomůckách, hračkách…  Civilizovaný svět je bez nich téměř nepředstavitelný a přitom zde nejsou nijak dlouho.

Pár střípků z historie

Už jste někdy slyšeli o „bagdádské baterii“? Amfora o výšce 14 cm z pálené hlíny s měděným válcem uprostřed vyplněným železnou tyčinkou, jejíž hrdlo bylo ucpáno asfaltem, byla nalezena ve 30. letech 20. století, avšak stará je více než 2000 let. Naplněná citronovou šťávou či octem poskytuje slabé elektrické napětí, nicméně účel jejího použití není dodnes znám.

„Pravá“ éra elektřiny odstartovala až v 18. století. Lékař Luigi Galvani pozoroval při pitvách žab záškuby jejich svalů, když se jich dotýkal skalpelem. Nesprávně si tento jev vyložil jako „živočišnou“ elektřinu. Ovšem jeho současník, fyzik Alessandro Volta, přinesl důkaz, že elektřina má fyzikální základ a v roce 1800 sestavil tzv. Voltův sloup, první elektrický článek, který produkoval elektřinu chemickou reakcí.

Na první akumulátor jsme museli počkat téměř 60 let, než jej sestavil Gaston Planté z olověných desek ponořených do roztoku kyseliny sírové.

Jaký je základní rozdíl mezi bateriemi a akumulátory?

Baterie neboli primární články jsou chemické zdroje elektrického napětí, které nelze po vybití opětovně nabít vnějším elektrickým proudem. Jejich výhodou je omezené samovybíjení a tím i delší skladovatelnost. Asi nejznámějšími zástupci primárních článků jsou baterie označované jako AAA nebo AA, což není nic jiného než „tužkové baterky“ o různé velikosti, dále kulaté baterie do hodinek či ploché baterky.

Akumulátory neboli sekundární články taktéž poskytují zdroj elektrického napětí pomocí chemické reakce, ale na rozdíl od primárních článků je chemická reakce při dodání vnějšího elektrického proudu vratná (tzv. lze je opakovaně nabíjet/vybíjet). Některé akumulátory se v běžné řeči označují jako baterie (např. autobaterie, baterie v notebooku, ale i dobíjecí tužkové baterie…).

Pozn. I když se pro akumulátory v noteboocích, mobilních telefonech, autech apod., vžilo označení „baterie“, záměrně budu v tomto článku používat výraz „akumulátor“ abych odlišila primární a sekundární články.

Jaké druhy akumulátorů jsou na trhu k dostání?

  • Startovací akumulátory nebo-li  autobaterie jsou konstruovány pro dodání okamžitého co největšího elektrického proudu za co nejkratší čas (viz startování auta).

To je umožněno použitím tenkých olověných elektrod s větší plochou. Jsou relativně levné, což svádí k jejich použití i jinak než jen ke startování auta. Například k uchování elektrické energie z fotovoltaické elektrárny. Ale nedělejte to! Tyto akumulátory nejsou konstruovány pro hluboké a periodické vybíjení a po pár desítkách cyklů by byly k ničemu.

  • Dalším mezistupněm jsou olověné trakční akumulátory, ty mají oproti autobateriím silnější elektrody. Jsou konstruovány pro cyklické nabíjení a vybíjení a dokáží dodávat nižší elektrický proud po delší časový horizont. Lze je hluboce vybíjet, ale je potřeba počítat s tím, že opakované hluboké vybíjení zkracuje počet cyklů a tím i životnost akumulátoru. Používají se například pro aplikace do karavanů, do vysokozdvižných vozíků nebo do UPS zařízení (záloha serverů a zabezpečovacích systémů).
  • Staniční akumulátory jsou do jisté míry formou trakčních akumulátorů a jsou schopny sloužit jako plnohodnotný záložní zdroj v případě výpadku elektrického proudu. Během svého provozu jsou udržovány stále v nabitém stavu. Najdete je v nemocnicích, elektrárnách, požárních alarmech a dalších kritických systémech.

Z jakých materiálů se akumulátory vyrábí?

Nejrozšířenějším materiálem je olovo a lithium.

Olověné akumulátory jsou levnější variantou, jsou těžší než ty z lithia a mají horší poměr mezi vloženou energií a hmotností akumulátoru (celková účinnost). Kvůli své hmotnosti nacházejí uplatnění spíše v těžkých strojích (automobily, lodě, vysokozdvižné vozíky), fotovoltaické aplikace, jako záložní zdroje atd.

Akumulátory z lithia jsou dražší, ale díky schopnosti naakumulovat větší množství energie vzhledem ke své nižší hmotnosti nacházejí uplatnění v drobných (a dražších) elektronických zařízeních jako jsou notebooky, fotoaparáty, mobilní telefony, tablety atd. Nejrozšířenější jsou Li-ion akumulátory, méně pak Li-pol, které se uplatňuji v nejdražší elektronice.

Olověné i lithiové akumulátory jsou určené ke zpětnému odběru a lze je zrecykovat. Olověné akumulátory se dají zrecyklovat min. ze 75 %. Takto získané olovo tvoří až 80 % olova v nově vyrobeném akumulátoru. Akumulátory z lithia se recyklují obtížněji, protože lithium je velmi reaktivní a hořlavé.

V další části článku se zaměříme na trakční akumulátory v malých elektronických zařízeních. Dozvíte se také, jak vybrat SPRÁVNÝ akumulátor pro drobnou elektroniku a další praktické rady.

Jsem duší projektů Energie na dlani a Jít zelenou cestou. Jsem součástí výzkumného týmu v oblasti energetické soběstačnosti, úspor energií a obnovitelných zdrojů energie. Předávám lidem zkušenosti a inspiraci ať už z oblasti vodních elektráren, solárních systémů, malých domácností nebo velkých průmyslových objektů. A jak jsem se k tomu dostala? To si můžete přečíst zde>>
Komentáře

Přidat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Vaše osobní údaje budou použity pouze pro účely zpracování tohoto komentáře. Zásady zpracování osobních údajů