Baterie versus jiné zdroje energie nejen pro pohon vozidel (2. část)

Dřevo

Toto palivo je zmíněno hlavně pro účely srovnání. Jeho využití ve vozidlech bylo omezeno na poválečnou dobu, kdy některé automobily jezdily na dřevoplyn. Dnes se standardně využívá převážně jako pevné palivo do domácích topenišť a kotlů. Jeho výhřevnost není nijak závratná a značně závisí na vlhkosti dřeva. Pohybuje se okolo 4-4,5 kWh/kg při vlhkosti 15-20% (tvrdé dřevo).

Baterie

Z této kategorie je třeba zmínit hlavně baterie Li-Ion vzhledem k tomu, že jsou dnes nejpoužívanějším druhem. U baterií s titanovou anodou se energetická hustota pohybuje okolo 0,08 kWh/kg, u baterií s LFP (LiFePO4) katodou je to průměrně okolo 0,12 kWh/kg a pro NCA (katoda na bázi LiNiCoAlO2) se bavíme o hodnotách okolo 0,33 kWh/kg (0,7 kWh/l).

Jejich hlavní výhodou je, že na rozdíl od jiných zdrojů energie dodávají rovnou elektrickou energii. Účinnost nabíjení a vybíjení je vysoká, pohybuje se okolo 95%. To je jeden z důvodů, proč jsou elektromobily již schopné v řadě aplikací konkurovat vozidlům se spalovacím motorem.

Setrvačníky

Uložení energie do kinetické energie setrvačníků není nijak nová myšlenka. Pokusy byly i s autobusy, které jimi byly poháněné. Koncept se však neujal  kvůli špatné manévrovatelnosti vozidla a dnes setrvačníky nacházejí využití hlavně jako stacionární uložiště energie.

V Praze funguje jedna nabíječka pro elektromobily, která při poptávce maximálního nabíjecího výkonu začne setrvačníky zpomalovat a jejich energii předávat nabíjenému vozu. Její maximální výkon je 70 kW. V každém případě zde nelze zanedbat fyzikální zákony, i při použití těch nejlepších materiálů a magnetických ložisek se jejich energetická hustota pohybuje okolo 0,12 kWh/kg, respektive 0,21 kWh/l.

Stlačený vzduch

Ukládání energie do stlačeného vzduchu je zajímavá varianta, avšak ani tady se žádné revoluce nejspíš nedočkáme. Energetická hustota je relativně nízká a pohybuje se okolo 0,034 kWh/kg a 0,017 kWh/l. Samozřejmě záleží na použitém kompresoru, provozním tlaku a dalších parametrech.

Komerčně dostupný automobil na stlačený vzduch zatím neexistuje, i přes to, že se o jeho vývoj snažila automobilka TATA a Peugeot/Citroen. Problémem je, že stlačením se vzduch ohřeje a při skladování o toto teplo následně přijde. Stlačený vzduch tak má při běžné okolní teplotě v sobě uloženo méně energie než ve stavu hned po stlačení. To má za následek relativně nízkou celkovou účinnost systémů na stlačený vzduch.

Superkondenzátory

Superkondenzátory, známe také jako superkapacitory, představují další uložiště elektrické energie. Jejich měrný výkon je velmi vysoký, například 10 kW/kg. Energetická hustota je však pouze 0,005 kWh/kg, respektive 0,07 kWh/l. Toto je předurčuje k aplikacím, kde je potřeba krátkodobě odebrat, nebo dodat vysoký elektrický výkon. Někdy jsou řazeny k Li-Ion bateriím právě pro zvýšení možnosti dodání okamžitého výkonu. Mazda je v některých svých vozech používala v systému rekuperace kinetické energie, která se pak využila v systémech start-stop a doplňovala klasickou autobaterii.

Závěr

Dnešní svět je neuvěřitelně závislý na mnoha různých formách a podob energie. To jaká forma energie nakonec zvítězí v konkrétním odvětví lidské činnosti, rozhodnou sami spotřebitelé a podmínky, které mohou být ekonomické, ekologické, společenské a další.  Při porovnávání baterií s benzínem, vodíkem a jinými zdroji energie je nutné se zaměřit na celý cyklus - od těžby (například ropy) přes výrobu (elektrické energie), rafinaci (benzínu, nafty, LPG), uskladnění, dopravu a distribuci, spotřebu až po odpadní produkty a jejich recyklaci. Použitá data pro tento článek byla čerpána z tohoto zdroje.