EGY PILLANTÁS A MOBIL ENERGIATÁROLÓK JÖVŐJÉRE

Egy globális kutatási siker: a lítiumion-akkumulátor.

Újra és újra találkozunk olyan technológiákkal, amelyek az emberek életét mélyrehatóan megváltoztatják – ide tartozik a lítiumion-akkumulátor is. A hajtóerő elsősorban a szórakoztató elektronika volt, az 1970-es években ugyanis a walkmanhez és társaihoz a nem újratölthető primer elemek alternatíváit keresték. A lítiumion-akkumulátorokat gyorsan érdekes jelöltként azonosították, ugyanis nagy energiasűrűséggel, kompakt felépítéssel rendelkeznek, és nem jellemző rájuk a memóriahatás.

Gyúlékonyságuk és a cellák közötti rövidzárlatokra való hajlamuk azonban gondot jelentett, amellyel a tudománynak foglalkoznia kellett, és részben még foglalkozik is. Döntő áttörést értek el John B. Goodenough (USA), M. Stanley Whittingham (UK) és Akira Yoshino (Japan) kutatómunkái, akik 2019-ben elnyerték a kémiai Nobel-díjat. 1983-ban gyártották az első újratölthető lítiumion-akkumulátort, 1991-ben pedig a Sony piacra dobta a technikát. Diadalmenete azóta feltartóztathatatlan, ami számokban is kimutatható: 2019-ben a világpiac 40 milliárd Euró forgalmat generált, 2022-re pedig nagyjából 60 milliárd Euróra való növekedést vár.

A zenétől a mobilitáson át a nagytakarításig:
ahol az akkumulátorok javulást érnek el.

Legyen szó mobiltelefonról, digitális kameráról, notebookról vagy zseblámpáról: alig találunk olyan elektronikus kütyüt, amely manapság ne lítiumion-akkumulátorral üzemelne. A hagyományos nikkel-kadmium- vagy nikkel-metál-hidrid-akkumulátorokkal ellentétben a technika elsősorban csekély súlyával és kis méretével, egyben nagy kapacitásával és teljesítőképességével tűnik ki. Ez szerepet játszik az olyan hasznos készülékeknél is, mint a barkácsgépek, kerti szerszámok, porszívók és társaik, amelyek mind privát, mind professzionális felhasználók munkáját könnyítik meg.

Egy további nagy téma az elektromobilitás, hiszen a lítiumion-cellák összekapcsolhatóságának köszönhetően több kisebb akkumulátor egy nagy akkumulátorrá állítható össze. Valamennyi járműben alkalmazzák az elektromos kerékpároktól az elektromos rollereken és segway-eken át egészen a hibrid-, illetve elektromos autókig és buszokig.

Még a napelemes rendszereknél is jól beváltak energiatárolóként a lítiumion-akkumulátorok kompakt felépítésüknek, hosszú élettartamuknak és gondozásmentes jellegüknek köszönhetően. Az otthoni tárolásnál szokványos 6.000 ciklus megfelel a 20 éves időtartamnak – így nagyjából egy napelemes berendezés élettartamának.

Ma lítiumion – és holnap? Ahová az utazás tart.

Jól látható: a lítiumion-technológia időközben mindenhová megérkezett, részben utat nyit a fenntartható megoldásoknak és nem helyettesíthető minden további nélkül. Mégis, létezik egyrészt az elektromobilitás hajtóereje, amely az elkövetkezendő években az energiatárolók iránti igényt oly mértékben meg fogja növeli, amelyet, valószínűleg, egyetlen technológia sem fog tudni fedezni. Másrészt, a nagyobb teljesítmény és a rövidebb töltési ciklusok kérdése esetlegesen más módon jobban átültethető, akkor is, ha a lítiumion-cellákban még találunk fejlődési potenciált. Végezetül, a szükséges nyersanyagok – elősorban a kobalt és a lítium – középtávú rendelkezésre állása fog gondot okozni.

Az alternatívák utáni keresés tehát már régen megkezdődött. Ide tartozik, például, a szilárd elektrolitos akkumulátor, amelynél nem folyékony, hanem szilárd elektrolitot használnak elektromosságot vezető anyagként. Segítségével az elektromos járművek legalább 500 kilométeres hatótávolsága, valamint percek alatti feltöltése lehetségessé válna, jelenleg azonban még intenzíven kutatják az anyagot és a gyártási lehetőségeket. Egy további érdekes jelölt a magnéziumakkumulátor, amely nagyobb teljesítményre képes, kedvezőbb és biztonságosabb az elterjedt lítiumion-akkumulátornál. Ráadásul a magnézium, mint nyersanyag, ezerszer gyakrabban fordul elő a Földön, mint a lítium, és egyszerűbben is hasznosítható újra.

Mindenhová kell akkumulátor? A fenntarthatóságról és az újrahasznosítás lehetőségeiről.

Ha végül megvizsgáljuk a fenntarthatóság nagy témáját, a lítiumion-technológia mérlege ellentmondást mutat. Egyrészt a felhasználási területek, mint az elektromobilitás vagy a napelemes berendezések áramának energiatároló rendszerei, a környezetbarátabb jövő útján haladnak. Másrészt jelenleg az akkumulátorokat többé-kevésbé korlátlanul használják – a kivilágított tornacipőtől kezdve a villogó pulóveren keresztül egészen a LED-del díszített szívószálig. Ez egy olyan trend, amely az erőforrásokkal való kíméletes bánásmódnak ellentmond. Egy másik kritikus téma az újrahasznosítás, hiszen a jelenleg használt módszerek nem elegendők ahhoz, hogy úrrá legyünk a gépjármű-akkumulátorok nagy számán.

A kobaltnak és társainak előrelátható megfogyatkozása és drágulása miatt azonban ezen a téren is megoldásokra számíthatunk. Termikus megolvasztással, például, visszanyerhető a kobalt, a nikkel és a réz. Egy másik feltételezés addig is elmegy, hogy a könnyen gyulladó akkumulátorokat nitrogén-környezetben bedarálják. Az aprított anyagból a grafitot, mangánt, nikkelt és kobaltot újrahasznosítják. Ezt követi az olyan hajtóakkumulátorok újratermelése, amelyek CO₂-lábnyoma az új akkumulátorok gyártásánál 40 százalékkal alacsonyabb. Számos további változat létezik, amelyek mindegyikének egy a célja – a nyersanyagok lehetőleg nagy részének új felhasználásba való energiakímélő visszajuttatása.

A Second Life, azaz második élet besorolásnál végül találkozunk azzal a megközelítéssel, miszerint a kiselejtezett akkumulátorok telepített energiatárolóként felhasználhatók. Hiszen 8-10 év után az elektromos gépjárművek akkumulátorai már nem képesek eleget tenni a teljesítmény- és hatótávolság-követelményeknek, azokat ki kell szerelni, akkor is, ha még működőképesek. A különböző gépkocsigyártók ezért azt tervezik, hogy a csökkent töltési kapacitású akkumulátorokat nagy, telepített energiatárolóként használják.

Sok a mozgolódás tehát az akkumulátor-technológia területén, és a jövőbe tartó utazás egy biztosan lesz: érdekfeszítő.

A Kärcher és az akkumulátor-technológia:

Négy kérdés Dr. Jan Becker, a Module Center Energy Storage Systems menedzsere felé

Mióta van jelen a Kärcher a piacon akkumulátorral működtetett készülékekkel?

Az akkumulátoros termékek már több, mint 30 éve portfóliónk részei, beleértve a klasszikus előnyöket is. Mindig is foglalkoztunk azzal a kérdéssel, hogy használatuknak a vevőink számára hol van a legtöbb értelme, és hogyan is oldható meg ez a követelmény műszakilag.

A Kärcher akkumulátor-univerzummal most két új akkumulátor-platformot dobnak piacra. Mire összepontosítottak a fejlesztés során?

Fontos aspektusok sorát tartottuk szem előtt – a nagyobb teljesítménytől és hosszabb üzemidőtől a töltési és fennmaradó üzemidő percre pontos kijelzéséig. 18, ill. 36 V feszültségű akkumulátorok érhetők el különböző kapacitással. Az egy feszültségi osztályba tartozó minden akkumulátor az összes készülékhez használható.

Mely termékek lesznek kaphatók?

A Home & Garden kategóriában az új akkumulátoros termékek 2019 tavasza óta a piacon vannak, illetve elérhetők a középnyomással működő mosókkal, a nedves-szárazporszívókkal és a különböző kerti szerszámokkal. A Professional kategóriában a rajtolás 2020-ra esik olyan termékekkel, mint a nedves-szárazporszívók és a zöldterületek ápolásához való professzionális szerszámok. Világszerte első vállalatként bemutattunk egy akkumulátorral működtetett magasnyomású mosót is a professzionális felhasználók részére.

A lítiumion-akkumulátorokkal egy darabig még lehet folytatni, az utódok azonban már a startvonalnál állnak. Hogyan reagál erre a Kärcher?

Platformjainkat úgy terveztük, hogy az új cellatechnológiákat gond nélkül csatlakoztatni tudjuk a felülethez. Ez fontos számunkra, hogy vevőinknek biztos jövőjű megoldásokat kínálhassunk.