Letos je tomu přesně 125 let od vynálezu baterky. Jak té, s níž jsme si kdysi svítili ve tmě, tak i monočlánku, který napájel její žárovku. Od té doby prodělala evoluce baterek bouřlivý vývoj, v němž byla hlavním zlomovým bodem konstrukce akumulátoru, který se dokáže pomocí elektrické energie ze sítě dobíjet a poté energii zpětně vydávat. V současné době již baterky dávno neslouží pouze k pohonu našich hraček, zejména mobilů, ale také dopravních prostředků a ve stále rostoucí míře i jako záložní zdroje pro skladování elektrické energie a stabilizaci přenosových sítí. Česko ve světě zanechalo ve vývoji těchto technologií výraznou stopu. Jak jsme na tom ale s potenciálem vlastní výroby akumulačních zařízení, jež budou hrát kvůli zapojování stále většího množství nestabilních zdrojů významnou roli v „zelené energetice“?
Baterie se od dob svého vynálezu prakticky nezměnily. Jejich základem je galvanický článek tvořený dvěma elektrodami v elektricky vodivém kapalném nebo tuhém roztoku. U primárních článků, tedy klasických baterek na jedno použití, vzniká proud jednosměrnou chemickou reakcí mezi elektrodou a elektrolytem, u dnes daleko běžnějších sekundárních článků neboli akumulátorů lze elektrický proud dodat zvnějšku a baterku tak zpětně nabíjet. Nejde to sice opakovat donekonečna, protože s každým cyklem se mění struktura a elektrovodivé vlastnosti použitých materiálů, ale stále se jedná o nejúčinnější známý způsob dlouhodobého „skladování“ volatilního proudu elektronů.
V případě dnes nejrozšířenějších typů akumulačních baterií je výkonová účinnost velmi vysoká. S každým cyklem nabíjení a vybíjení sice dochází k tepelným ztrátám, určitou část energie spotřebuje také systém BMS (který kontroluje bezpečné úrovně napětí, proudu a teploty), navíc v případě větších kontejnerových úložišť je třeba chlazení nebo naopak dohřívání na ideální teplotu a nakonec jsou zde i indukční ztráty z převodu mezi střídavým a stejnosměrným proudem – ale přesto je účinnost uložení mezi 90 až 95 %. Pro srovnání, dnes tolik diskutovaná akumulace pomocí vodíku dosahuje účinnosti pouze cca 30 %.
Co je ovšem u akumulačních baterek podstatné a je to daleko složitější věda – spojená navíc i s ekonomickými rozvahami, jsou konkrétní konstrukční řešení a množství použitých materiálů, od čehož se odvíjí i výsledná cena akumulačních systémů – a tím i cena skladované elektřiny, která může být u menších domácích systémů ve výsledku stejná jako cena energie od lokálního distributora, což ve finále nemusí být pro spotřebitele příliš motivační.
„U akumulačních baterií sledujeme výrazný trend směřující k nižší spotřebě tradičních materiálů nebo jejich náhrady za jiné,“ říká Ing. Pavel Hrzina, PhD. z Elektrotechnické fakulty ČVUT. „Již dnes se v komerční praxi používají například fosfáty železa, síra nebo nikl a mangan, sice stále ve spojení s lithiem, ale s výrazným snížením jeho spotřeby v přepočtu na výkon.“
Přesto existují obavy, že při současném masivním rozvoji bateriových systémů mohou brzy dojít zásoby strategických materiálů. „V tomto ohledu jsem mírný optimista. Vezměte si ty různé předpovědi z (ne)dávné minulosti, v nichž zaznívala například varování před tím, že v 80. letech dojde ropa. Doposud se tak nestalo, a podobně to bude myslím i v případě lithia a ostatních prvků. Což neznamená, že by surovinová základna pro výrobu bateriových systémů nebylo zásadní téma, jenže hlavní problém zrovna s lithiem je, že to není ten hlavní problém,“ vysvětluje Pavel Hrzina.
Ten skutečný problém je v tzv. pomocných materiálech používaných pro výrobu baterií. Asi největší představuje kobalt používaný zejména v trakčních bateriích pro elektromobily, v současnosti těžený za tristních podmínek v Demokratické republice Kongo, kde se nachází přes polovina světových zásob tohoto kovu.
