От института Фраунхофер в Германия извършват сериозна развойна дейност в областта на акумулатори на електроенергия, алтернативни на класическите. При технологията redox flow процесът на съхраняване на електричеството наистина е коренно различен...Батерии, които се зареждат с течност, както се налива гориво в автомобил с бензинов или дизелов двигател. Може и да ви звучи утопично, но всъщност за моя приятел Йенс Ноак от института Фраунхофер в германския град Пфинцтал това е всекидневие. От 2007 година развойният екип, в който той участва, разработва с пълна пара тази екзотична форма на акумулаторна батерия. Всъщност идеята за проточен или така наречения redox flow акумулатор не е сложна, а първият патент в тази област датира от 1949 година ( периода след втората световна война - никой не взема на сериозно немските открития тогава ). Всяко от двете пространства на клетката, разделена от мембрана (подобна на горивните клетки), е свързано с резервоар, съдържащ определен електролит. Поради стремежа на веществата да осъществят химична реакция помежду си през мембраната преминават протони от единия електролит към другия, а електроните се насочват през свързания с двете части токов консуматор, в резултат от което протича електрически ток. След определено време двата резервоара се източват и зареждат с пресен електролит, а отработилият се "рециклира" в зарядни станции.
Въпреки че всичко това изглежда просто чудесно, за съжаление все още има много пречки пред практическото използване на този тип акумулатор в автомобилите. Енергийната плътност на ванадиево-електролитния redox акумулатор е в порядъка на едва 30 Втч на килограм – стойност, съответстваща горе-долу на тази при оловния акумулатор. За да съхрани същото количество енергия, колкото една модерна литиево-йонна батерия с капацитет от 16 кВтч, при сегашното ниво на технологиите redox акумулаторът ще се нуждае от 500 литра електролит. Плюс цялата периферия, разбира се, чийто обем също не е малък – клетката, необходима за осигуряване на мощност от един киловат, е колкото каса за бира.
Подобни параметри не са подходящи за леки автомобили, като се има предвид, че литиево-йонният акумулатор съхранява четири пъти повече енергия на килограм. Йенс Ноак обаче е оптимист, защото развойната дейност в тази област е едва в началото си, а перспективите са обещаващи. В лабораторни условия така наречените ванадиево-полисулфид-бромидни акумулатори постигат енергийна плътност от 70 Втч на килограм, а размерите им са съизмерими с тези на никел-металхидридните акумулатори, използвани в момента от Toyota Prius.
С това необходимият обем на резервоарите се смалява наполовина. Със сравнително проста и евтина система за зареждане (две помпи нагнетяват нов електролит, две изсмукват отработилия) за десет минути може да се зареди система, която да осигури пробег от 100 км. Дори системите за бързо зареждане, като например използваната в Tesla Roadster, се нуждаят от шест пъти повече време.
В такъв случай няма нищо чудно във факта, че множество автомобилни фирми са отправили погледи към изследванията на института, а провинция Баден-Вюртенберг е осигурила за развойната дейност 1,5 милиона евро. Въпреки това ще трябва още време, докато бъде достигната фаза на годни за използване в автомобилите технологии. „Този вид акумулатори могат да вършат идеална работа при стационарни системи за захранване и ние вече правим експериментални станции за Бундесвера. В сферата на електромобилите обаче технологията ще бъде годна за внедряване след около десет години”...
За производството на redox flow акумулаторите не са нужни екзотични материали. Не са необходими и скъпи катализатори като платината, използвани при горивните клетки, нито полимери като при литиево-йонните акумулатори. Високата цена на лабораторните системи, достигаща 2000 евро на киловат мощност, се дължи единствено на факта, че те са единични бройки и са ръчно изработени.
Междувременно специалистите от института планират построяването на собствена вятърна енергийна станция, където ще се извършва процесът на зареждане, тоест рециклиране на електролита. При redox flow процесът е по-ефективен от електролизата на вода до водород и кислород и използването им в горивна клетка – проточните акумулатори отдават 75 процента от употребената за зареждане електроенергия.
Можем да си представим зарядни станции, които наред с обикновеното зареждане на електрически автомобили ще служат като буфери срещу върхово натоварване на енергийната система. Днес например много ветрогенератори в Северна Германия се налага да бъдат изключвани въпреки духащите ветрове, тъй като иначе биха претоварили мрежата.
Що се отнася до сигурността, то в това отношение няма никакви опасности. „Когато смесите двата електролита, се извършва химическо „късо съединение”, при което се отделя топлина и температурата се повишава до 80 градуса, но нищо повече от това не се случва. Разбира се, сами по себе си течностите не са безопасни, но това важи и за бензина и дизеловото гориво. Въпреки потенциала на redox flow акумулаторите изследователите от института Фраунхофер работят усърдно и по развитието на литиево-йонните технологии...
П.С.
Поздрави от Германия
