Bezpečně uložená energie

Větší bezpečnost při přebití a až čtyřikrát delší životnost, to jsou hlavní devizy nové generace lithium-iontových (Li-ion) akumulátorů vyvinuté vědci společnosti Siemens. Pro efektivní využití těchto akumulátorů vědci sestavili počítačový model, který dokáže simulovat chování až několika stovek akumulátorů navzájem propojených do jednoho velkoformátového energetického úložiště.

Lithium-iontové akumulátory jsou dnes používány v celé řadě zařízení, od miniaturních sluchadel až po kontejnerové akumulátory sloužící ke stabilizaci distribučních sítí. Společně s jejich rozšířením se ovšem neustále zvyšují nároky uživatelů, není tedy divu, že jsou předmětem intenzivního výzkumu. Nová generace akumulátorů v tomto ohledu představuje značný pokrok – oproti současným typům Li-on akumulátorů disponuje až čtyřikrát delší životností (oproti stávajícím cca 5 000 nabíjecích cyklů zvládnou inovované akumulátory 20 000 cyklů) a podstatně větší bezpečností akumulátorů, zejména při jejich přebití, kdy hrozí vznícení, popřípadě až výbuch akumulátoru. Vědci zlepšení parametrů dosáhli změnou chemického složení elektrod akumulátoru. Anoda akumulátoru je místo klasického uhlíku tvořena vrstvou titaničitanu lithného (Li₂TiO₃), katoda pak lithium železo fosfátem (LiFePO₄), jenž nahrazuje běžně používaný oxid lithia a dalšího kovu. 

Velkoformátové akumulátorové systémy dosahují velikosti kontejneru. Například SIESTORAGE, modulární akumulační systém společnosti Siemens, může dodávat výkon až 8 MVA při kapacitě až 2 MWh. Díky své kapacitě a velmi rychlé odezvě jej lze využívat například k eliminaci neočekávaných výpadků a odchylek v dodávkách a kvalitě elektrické energie.

Stabilní sítě s Li-ion akumulátory 

Právě dramatické zlepšení parametrů Li-ion akumulátorů, ke kterému došlo během posledních let, vede k jejich pronikání do stále většího množství odvětví. K nejperspektivnějším patří v tomto směru energetika, která se v současné době značně mění a stále větší procento z produkce elektřiny připadá na obnovitelné zdroje energie, zejména na solární a větrné elektrárny. Ty jsou ovšem závislé na přírodních podmínkách, do distribuční sítě proto vnášejí nový faktor - nepředvídatelnost produkce a z ní plynoucí výkyvy v dodávce. Jednou z cest, jak toto kolísání eliminovat, je instalace speciálních tlumících prvků. Jejich „srdcem“ by mohly být velkokapacitní systémy sestavené z Li-ion akumulátorů, jež jsou schopné pojmout až několik megawatthodin energie. 

Pro podobné účely vyvinuli vědci speciální matematický model, jenž dokáže simulovat chování systému obsahujícího až několika set navzájem propojených akumulátorů. Výstupem modelu není pouze popis elektrických vlastností systému, ale i mechanické a teplotní chování akumulátorů za různých provozních podmínek. Je tak možné simulovat změny ve výstupním výkonu či kapacitě nově sestavených velkoformátových akumulátorových modulů v závislosti na účelu jejich použití, například pro stabilizování sítě, regulování frekvence apod.

Ač se lithium-iontové baterie začaly vyvíjet již v 70. letech minulého století, první akumulátory tohoto typu pronikly na trh ve větší míře až začátkem 90. let. V současné době jsou díky svojí velké hustotě uložené energie, nulovému paměťovému efektu a pomalému samovybíjení, jedním z nejrozšířenějších prostředků pro ukládání elektrické energie.