MOBIILSE ENERGIASALVESTUSE TULEVIKUVÄLJAVAADE
Igal pool räägitakse praegu akutehnoloogiast ja isegi 2019. aasta Nobeli keemiaauhind määrati akude uurimise eest. Mobiilne energiasalvestus on juba pakkunud uusi võimalusi kõigis eluvaldkondades – alates mobiiltelefonidest kuni elektrisõidukiteni ja isegi meditsiinirakendusteni. Nii et võtame ette lühiteekonna läbi liitiumioontehnoloogia kiire arengu, vaatame eelseisvaid trende ja küsime, kas treenerid vajavad tõesti tulesid.
Uuringute globaalne edulugu:
liitiumioonaku võit
Läbi ajaloo on kasutusele võetud tehnoloogiaid, mis on äärmiselt palju mõjutanud inimeste elu – liitiumioonaku on neist üks. Selle tehnoloogia esimene ajend pärineb 1970. aastate elektroonilistest meelelahutusseadmetest, kui hakati otsima alternatiivi Walkmansis jms kasutatavatele ühekordsetele patareidele. Kiiresti mõisteti, et liitiumioonakudel on suur potentsiaal, kuna need on suure energiatihedusega, kompaktsed ega ole vastuvõtlikud mäluefektile. Siiski oli ka probleeme: need akud olid väga tuleohtlikud ja akuelementide sees tekkisid sageli lühised. Teadlased pidid nende probleemidega tegelema ja teatud määral teevad nad seda siiani. Otsustav läbimurre tehti John B Goodenoughi (USA), M Stanley Whittinghami (Suurbritannia) ja Akira Yoshino (Jaapan) uuringutes, mille autorid said 2019. aasta Nobeli keemiaauhinna. Esimesed laetavad liitiumioonakud toodeti 1983. aastal ja Sony tõi need turule 1991. aastal. Sellest ajast alates on nende areng olnud pidev, mida kinnitab ka statistika: 2019. aastal oli nende maailmaturu väärtus umbes 40 miljardit eurot. Eeldatavalt kasvab see 2022. aastaks 60 miljardi euroni.
Muusikast kuni liikuvuseni tööstuslikul puhastamisel:
akud parendavad kõikvõimalikke süsteeme.
Vaadake kasvõi oma mobiiltelefoni, digikaamerat, sülearvutit või taskulampi: vaevalt on olemas ühtegi elektroonikaseadet, kus tänapäeval ei kasutata liitiumioonakusid. See tehnoloogia on kergem, väiksem ja tagab suurema võimsuse ja jõudluse kui tavalised nikkel-kaadmiumpatareid või nikkel-metallhüdriidpatareid. See on oluline tegur selliste praktiliste seadmete korral nagu elektritööriistad, aiatöömasinad, tolmuimejad jms – nii kodus kui ka ärikeskkonnas. Elektromobiilsus on veel üks kuum teema. Liitiumioonakusid saab omavahel ühendada, see tähendab, et mitu akut saab omavahel ühendada toitepakiks. Seda tehnikat kasutatakse igasugustes sõidukites, alates elektrijalgratastest, elektritõuksidest ja tasakaaluliikuritest Segway kuni hübriid- ja elektriautode ning bussideni. Isegi fotoelementide korral on liitiumioonakud osutunud oma kompaktse suuruse, pika eluea ja hooldusvabaduse tõttu kasulikuks energiasalvestusvahendiks. Eluiga 6000 tsüklit on standardne, tagades kokku tööea umbes 20 aastat, mis on umbes sama kui päikeseelementide süsteemil.
Täna: liitiumioonid. Homme ...?
Kuhu me suundume?
Liitiumioonioonitehnoloogia on tänapäeval kõikjal ja see on mõnes valdkonnas võimaldanud jätkusuutlikke lahendusi. Seda oleks raske asendada. Elektromobiilsus on aga üks ajendeid, mis suurendab nõudlust energiasalvestusele nii dramaatiliselt, et tõenäoliselt ei suuda see tehnoloogia seda nõudlust üksi rahuldada. Rääkimata sellistest probleemidest nagu suurem jõudlus ja lühemad laadimistsüklid, mida saab paremini käsitleda muude tehnoloogiatega, kuigi liitiumioonelementidel on veel teatud arengupotentsiaali. Viimaks muutub toorainete – peamiselt koobalti ja liitiumi – kättesaadavus keskpikas perspektiivis problemaatiliseks.
Seetõttu toimub alternatiivide otsimine. Üks võimalus on tahkiselektrolüütaku, mis ei sisalda vedelikke ja kus elektrijuhiks on tahkiselektrolüüt. Eeldatavalt tagab see elektrisõidukitele läbisõidu vähemalt 500 km ja laadimine toimub vaid mõne minutiga. Praegused uuringud on keskendunud materjalidele ja tootmistehnikale. Teine võimalus on magneesiumaku, mis on eeldatavalt võimsam, odavam ja ohutum kui praegused liitiumioonakud. Rääkimata sellest, et magneesiumi kui toorme levik on tuhat korda suurem kui liitiumil. Ja seda on lihtsam taaskasutada.
Kas me vajame akusid kõikjal?
Jätkusuutlikkus ja taaskasutusvõimalused.
Jätkusuutlikkuse seisukohalt on liitiumioontehnoloogial plussid ja miinused. Ühelt poolt kasutatakse seda näiteks elektrisõidukites ja fotoelemendisüsteemide energia salvestamiseks, mis on keskkonnasõbralikuma tuleviku saavutamise põhietapid. Teiselt poolt kasutatakse akusid praegu väga väheste piirangutega – isegi treenerid ja hüppajad on nüüd varustatud tuledega ja kõrred on kaunistatud LED-idega! See on vastuolus meie suundumusega ressursside vastutustundliku kasutamise poole. Veel üks probleem on taaskasutus, kuna praegused meetodid ei ole piisavad, et tulla toime suure hulga väljalastud sõidukiakudega.
Prognoositakse, et koobaltist ja muudest materjalidest tekib varsti puudus, nii et uuritakse võimalikke lahendusi. Termilise fusiooniga saab näiteks koobaltit, niklit ja vaske taastada. Teine lähenemisviis on kergesti süttivate akude purustamine lämmastikuatmosfääris. Järele jääb hakitud materjal, millest saab eraldada grafiiti, mangaani, niklit ja koobaltit. Seejärel saab neist valmistada aku uuesti nii, et süsinikuemissioon on 40% väiksem kui uue aku valmistamisel nullist. Sellel tehnoloogial on palju muid variatsioone, kuid eesmärk on sama – säästa energiat ja taaskasutada võimalikult suurt osa toorainest.
Skeemil Second Life (teine elu) on teistsugune lähenemisviis, selle korral kasutatakse statsionaarseks energia salvestamiseks vanu akusid. Elektrisõidukite akud ei toimi enam piisavalt hästi, et kaheksa või üheksa aasta pärast täita läbisõidunõudeid, nii et need tuleb välja vahetada – kuid need on siiski töökorras. Seetõttu kavatsevad mitmed autotootjad neid väiksema mahtuvusega akusid kasutada suures statsionaarses energialaos.
Akutehnoloogia areneb kiiresti ja teekond tulevikku on vaid üks: põnev.
KÄRCHER JA AKUTEHNOLOOGIA:
Neli küsimust dr Jan Beckerile, meie moodulikeskuse energiasalvestussüsteemide haldurile
Millal tõi Kärcher esimest korda turule akutoitega seadmed?
Akutoitega tooted on meie tooteportfellis olnud üle 30 aasta – ja need pakuvad kõiki tavapäraseid eeliseid. Oleme alati endalt küsinud, kus on nende rakendamine meie klientidele kõige mõistlikum ja kuidas reageerida tehnilistele väljakutsetele.
Projektiga Kärcher Battery Universe lansseerite nüüd kaks uut akuplatvormi. Millele keskenduti nende väljatöötamisel?
Tuli silmas pidada mitut olulist tegurit – sealhulgas suuremat jõudlust ja tööaega ning täpset näidikut, mis näitab minutilise täpsusega laadimisaega ja järelejäänud tööaega. Meil on kasutusel erineva mahtuvusega 18 V ja 36 V akud. Kõik antud pingeklassi kuuluvad akud sobivad kõigile seadmetele.
Millised tooted tulevad müügile?
Kodu ja aia tootevalikus on uued akutooted olnud turul alates 2019. a. kevadest. Valikus on keskmise survega pesurid, märg- ja kuivtolmuimejad ning erinevad aiatööriistad. Meie professionaalsete tööriistade tootevalik lansseeritakse 2020. aastal ja see hõlmab märg- ning kuivtolmuimejaid, samuti professionaalsed tööriistu haljasalade hooldamiseks. Ja oleme maailmas esimene ettevõte, mis on toonud turule akudel töötava kõrgsurvepesuri äriliseks kasutamiseks.
Liitiumioonakud jäävad veel mõneks ajaks kasutusse, kuid järgmised tehnoloogiad on juba tulemas. Milline on Kärcheri reaktsioon?
Meie platvormid on loodud nii, et saame oma liidesesse hõlpsasti sobitada uued elemenditehnoloogiad. See on meie klientidele tulevikukindlate lahenduste pakkumise oluline viis.
