Kicsi és könnyű akku: vajon van ilyen?

Akku egyszeregy: várjuk a modern energiatároló technológiák megérkezését: olyan fejlesztéseket, amelyek kompaktak, könnyűek, igen nagy energiasűrűséget kínálnak, és hosszú élettartamuk révén évekig cserementesen, karbantartás nélkül is elműködnek. De vajon hol tart ma az energiatárolási technológia fejlődése?

Fejlődnek-e elég gyorsan e technológiák?

Ez a kérdés különösen releváns a mai gyorsan változó világban. A technológiai fejlődés üteme kétségtelenül gyorsul, de még mindig nem közelíti meg a fosszilis energiaforrások energiasűrűségét. Erről azonban később részletesebben is szót ejtünk.

Szerencsére az akku megoldások fejlődése nem csak több évtizedes időtávlatokban figyelhető meg. Az elmúlt néhány év fejlesztései is jelentős előrelépéseket mutatnak, különösen az utóbbi két-három-öt évben. Az előttünk álló közeljövő szintén ígéretes eredményekkel kecsegtet.

A technológia forradalma már most érezhető hatással van a villanyautózásra, valamint a megújuló energiaforrások, például a nap-, szél- és vízenergia tárolására.

A jelenlegi akkumulátor-technológiák helyzete

Ma az akkumulátor-technológiák terén szinte folyamatosan jelennek meg új fejlesztések. Az újdonságok sokaságában azonban könnyű elveszni – nemcsak a laikusok, hanem még az innováció iránt érdeklődő szakújságírók számára is. Ezért kiemelten fontos megkülönböztetni a különböző technológiákat, azok előnyeit, hátrányait és gyakorlati lehetőségeit.

Laboratóriumi fejlesztések vs. piaci valóság

Két fő kategória különíthető el:

1,
Korai stádiumban lévő, laboratóriumi fejlesztések

Ezek olyan technológiák, amelyek még messze vannak a sorozatgyártástól. Bár izgalmas kutatási eredményeket hoznak, gyakran csak tudományos érdekességként említhetők. Hiába hangoztatják, hogy egy új akkumulátor 5-10 perces töltéssel 1000 kilométeres hatótávot biztosít, ha a piaci bevezetésük akár öt-tíz év is lehet. Az ilyen ígéretek gyakorlati alkalmazása tehát egyelőre korlátozott.

2, 
Gyártásra kész vagy már sorozatgyártás alatt álló technológiák

Ebbe a kategóriába azok a fejlesztések tartoznak, amelyek már közel állnak a piaci megvalósításhoz. Ezek az új technológiák rövid időn belül gyakorlati változásokat hozhatnak a mindennapokban.

Ígéretes jövő: nátriumion-akkumulátorok

A jövőben különösen nagy figyelmet érdemelnek a nátriumionos akkumulátorok, amelyek konyhasóra épülnek. Ez a technológia már a közeljövőben is forradalmasíthatja az energiatárolás világát, kedvező költsége és széles körű alkalmazhatósága miatt.

Példa erre egy kínai cég, a “kínai Teslának” számító, itthon is egyre ismertebb BYD már 2024 tavaszán elkezdte a nátriumionos energiatárolók sorozatgyártását, ami nagy lépés az energiatárolás területén. Igen, a cég ugyanaz a kínai óriás, amelyik Szegeden is hatalmas új e-autó gyártó központot húz fel éppen.

Ezek a cellák különösen azokban a járművekben lehetnek hasznosak, amelyek kisebb hatótávot igényelnek, vagy maguk is kisebb méretűek, mivel jelenleg még relatíve nehezebbek, mint a lítium-ionos vagy lítium-vas-foszfátos cellák. Így például elektromos robogókba, kisebb városi furgonokba, vagy főként városi használatra szánt kisebb, olcsóbb e-autókba kerülhetnek be első körben a nátrium-ion akkuk.

Ráadásul ezek az úgynevezett sóalapú vagy nátriumos tárolók rendkívül kedvező alapanyagáron gyárthatók, hiszen a fő összetevőjük az egyszerű konyhasó, amely rendkívül gyakori és olcsó elem.

A nátriumionos technológia előnyei

A nátriumionos akkumulátorok előnyeinek köszönhetően jelentős hatással lehetnek a piacra. Ezek az akkumulátorok nem csak a kisebb elektromos járművek számára jelentenek megoldást, hanem a naperőművek és szélerőművek csúcsidőbeni energiatárolását is sokkal költséghatékonyabbá tehetik.

Bár a teljes áttörés még itt is időt vesz igénybe, néhány éven belül már jelentős változások várhatóak ezen a területen. Ez különösen fontos lesz a családi házakban és a kisebb vagy nagyobb naperőművekben, ahol a csúcsidőben termelt nagy mennyiségű áramot kell majd eltárolni, és így nem kell a napsütéses vagy szeles idők alatt termelődő többlet áramot elvesztegetni.

A fejlesztés alatt álló akku technológiák részletesen:

Az akku technológiák fejlődése tehát az elektromos járművektől kezdve a megújuló energiák tárolásáig számos iparágat forradalmasít. A nátrium-ion akkumulátorok mellett több ígéretes technológia is van, amelyek lehetőséget kínálnak a következő generációs energiatároló rendszereknek. Íme egy részletes áttekintés:

Nátrium-ion akkumulátorok:

• • Energiasűrűség: Általában alacsonyabb, mint a lítium-ion akkumulátoroké, korlátozva ezzel azokat az alkalmazásokat, ahol a kompakt méret és hosszú üzemidő fontos.
  • Költség: Potenciálisan alacsonyabb gyártási költségek, köszönhetően a nátrium bőséges előfordulásának és könnyű hozzáférhetőségének.
  • Kihívások: Gyors teljesítménycsökkenés magas töltési ciklusok után; alacsony hőmérsékleti teljesítmény és szükség van további fejlesztésekre az elektrolitok és elektródok területén.

Lítium-kén akkumulátorok:

• • Energiasűrűség: Nagyobb, mint a hagyományos lítium-ion akkuké, ami hosszabb üzemidőt tesz lehetővé egyetlen töltéssel.
  • Költség: A kén olcsó és bőséges, ami alacsonyabb gyártási költségeket jelenthet.
  • Kihívások: Rövidebb élettartam és gyorsabb teljesítménycsökkenés, valamint biztonsági aggályok, mint az öngyulladás kockázata.

Szilárdtest-akkumulátorok:

• • Biztonság: Nincsenek folyékony elektrolitok, ami csökkenti a tűzveszély kockázatát.
  • Energiasűrűség: Magasabb energiasűrűség lehetséges, ami hosszabb távolságok megtételét teszi lehetővé elektromos járműveknél.
  • Kihívások: Magas gyártási költségek és technológiai korlátok, mint például a hőmérsékleti érzékenység és a gyártási skála növelésének nehézségei.

Magnézium-ion akkumulátorok:

• • Előnyök: Jobb teljesítmény és hosszabb élettartam, mivel a magnézium-ionok kétszer annyi töltést hordoznak, mint a lítium-ionok.
  • Kihívások: A magnézium elektrolitok kifejlesztése még korai szakaszban van, és a magnézium-ionok nagyobb mérete problémát jelenthet az elektrodokkal való kölcsönhatásban.

Lítium-oxigén akkumulátorok:

• • Energiasűrűség: Elméletileg rendkívül magas, amely potenciálisan többszöröse a hagyományos lítium-ion akkumulátorokénak.
  • Kihívások: Korlátozott élettartam és magas energiafelhasználás a töltés során, valamint technológiai akadályok, mint a porózus katódok gyors elhasználódása.

Folyadékfém akkumulátorok:

• • Skálázhatóság: Jól skálázhatóak nagy energiatároló rendszerekhez, mint amilyeneket az elektromos hálózatok igényelnek.
  • Költség: Potenciálisan alacsony gyártási és karbantartási költségek.
  • Kihívások: Korlátozott energiafelhasználási hatékonyság és viszonylag nagy méret, ami korlátozza a hordozható alkalmazásokban való használatát.