V Liberci testují optimální úložiště elektrické energie

Na vývoj optimálního úložiště elektrické energie pro konkrétní aplikace se zaměřuje výzkumný tým Pavla Jandury z Ústavu mechatroniky a technické informatiky Technické univerzity v Liberci (TUL). Navrhuje a intenzivně testuje různé typy baterií i celých bateriových systémů pro širokou škálu použití. O výsledky výzkumu a dlouhodobého testování baterií mají zájem především menší a středně velké společnosti podnikající v ČR v této oblasti.Zájem o testování baterií trvale rosteVelcí výrobci elektrochemických článků mají svá vývojová oddělení. Disponují spoustou informací, ale ty si přísně chrání a nedávají je k dispozici menším podnikům ani univerzitním týmům. Takže někdy testujeme i to, co už otestováno bylo, přiznává Pavel Jandura. Dodává ale, že počet zájemců o spolupráci s univerzitou ze strany podniků stále roste. Elektromobilita totiž už zasahuje do téměř všech oblastí našeho života. Od dětských hraček, tříkolek s elektrickým pohonem přes elektrokola po elektromobily. Je to ale také miniaturní nositelná elektronika - například kardiostimulátory podporující srdeční činnost, infuzní pumpy pro diabetiky, různé typy implantátů, které také podporují mobilitu člověka. Na tom, v jakém stavu jsou baterie, v případě nositelné elektroniky závisí život pacienta. Co obnášejí testy?Univerzitní laboratoř je vybavena moderními testery (cyklovači) elektrochemických článků, modulů i celých baterií, které umějí články i baterie nabíjet a vybíjet s nekonečnými možnostmi programování a zaručují precizní měření sledovaných veličin. Zařízení spolupracují s teplotní komorou, kde je možné nastavit teplotu okolí i její dynamickou změnu ve velkém rozpětí. Testy životnosti probíhají i několik měsíců, čímž generují velké množství uložených dat, které se dále zpracovávají a vyhodnocují. I s ohledem na to, zda se jedná o miniaturní články pro kardiostimulátory, velké baterie pro elektromobily, či ještě větší pro stacionární aplikace. Zajímají nás všechny klíčové parametry moderních technologií, hodnotíme pokroky v prakticky dosažitelné energetické hustotě, což je v dnešní době alfou i omegou pro rozšíření elektrického pohonu do dříve nemyslitelných aplikací, jako jsou silniční nákladní vozidla, velké lodě a v budoucnu i velká letadla, říká si Dr. Jandura. Dr. Jandura dodává, že dalším důležitým parametrem baterií je nejen teoretická rychlost jejich dobíjení, ale i způsob, jak ji maximálně využít v každodenním životě, například pro stále diskutovanější elektromobily. Pokud chceme elektromobily účelně využívat, je nutné u nás vybudovat funkční infrastrukturu. Do budoucnosti, která bez diskuze patří elektromobilitě, je nutné ji vybudovat rychle na základě propracované studie pokrytí ČR a s využitím dostupných dat a zkušeností ze zahraničí, zdůrazňuje Dr. Jandura. Nyní pracuje v rámci velkého mezioborového univerzitního týmu na projektu Modulární platforma pro autonomní podvozky specializovaných elektrovozidel pro dopravu nákladu a zařízení, který podpořilo ministerstvo školství a EU. Výsledkem má být malý městský elektromobil. Jako vedoucí výzkumného záměru odpovídá za design pokročilé baterie a systému rychlého autonomního dobíjení platformy.Hledá se optimální řešeníVědci z TUL poskytují firmám technologickou podporu při ověřování parametrů článků i celých baterií. Provádějí často komplexní rozbor návrhu baterií a posouzení vlastností použitých součástí s cílem navrhnout optimální řešení. Pod pojem optimální úložiště elektrické energie lze zahrnovat zařízení či technologii, která pro danou aplikaci poskytuje dostatečné provozní parametry za adekvátní cenu. Optimální ještě zdaleka není ideální. Ideální úložiště elektrické energie si můžeme představit jako velmi malou a lehkou krabici (black box), do které přímo elektrickou energii libovolně dodáváme, a zároveň ji můžeme v libovolném množství odebírat. Zařízení není závislé na okolním prostředí a spolehlivě slouží ve velkých mrazech i tropických vedrech. K jeho získání však zbývá urazit ještě notný kus cesty. Proto je při současném stavu poznání návrh optimálního úložiště elektrické energie ke konkrétnímu výrobku pro výrobce zásadní věc, přibližuje termín profesor Aleš Richter z Fakulty mechatroniky, informatiky a mezioborových studií TUL.Běžně se provádí několik druhů testů. Obecný popis a charakterizaci článku lze udělat poměrně rychle s běžně dostupným měřicím vybavením. Při těchto charakterizačních testech se ověřuje skutečná energetická i výkonová hustota pro dané podmínky. Zjišťuje se vnitřní odpor článku a vybíjecí i nabíjecí charakteristika v závislosti na teplotě okolí v rozsahu obvykle od -20 do +60 °C.Některé z těchto parametrů jsou k dispozici v povinné technické dokumentaci k výrobku, ale většina výrobců článků parametry, týkající se životnosti článků v konkrétních provozních podmínkách, neposkytuje. Ta se totiž na rozdíl od té obecné charakteristiky parametrů určuje obtížněji. Musíme mít k dispozici špičkové testovací vybavení a obvykle také dostatek času v řádech měsíců. Ke správnému výsledku se těžko dojde bez znalosti správného metodického postupu a schopnosti získané výsledky správně interpretovat, konstatuje Dr. Jandura.