7 faktów na temat akumulatorów, których jeszcze nie znałeś

Akumulatory są wszechobecne. Czy znasz najmniejszy, największy lub najmocniejszy akumulator?

Styczeń 2020  I  6 minut  I  technologia akumulatorowa

 

Urządzenia zasilane akumulatorami towarzyszą nam przez cały dzień. Rano zaczynamy dzień od elektrycznej szczoteczki do zębów. Pracujemy na laptopach, notebookach i tabletach, śledząc jednocześnie nasze postępy w ciągu dnia dzięki inteligentnemu zegarkowi typu Smart Watch. Jest też oczywiście telefon komórkowy, za pomocą którego dzwonimy i wysyłamy e-maile przez cały dzień, a wieczorem – wylegując się na kanapie – czytamy wiadomości lub rozmawiamy z przyjaciółmi.

Ale co tak naprawdę wiesz o akumulatorach? Te 7 faktów na temat akumulatorów może Cię zaskoczyć.

1. Akumulator kontra bateria

Akumulator to po prostu tylko bateria, którą można ponownie naładować? Fałsz!

Różnice dotyczą nie tylko budowy, ale także użytkowania. Zarówno baterie, jak i akumulatory „tracą” energię poprzez tak zwane samorozładowanie. W przypadku akumulatorów dzieje się to o wiele szybciej niż w przypadku baterii. W przypadku urządzeń o niskim zużyciu energii, rzadkim użytkowaniu lub krótkotrwałym poborze prądu, jak np. pilot do zdalnego sterowania, nie opłaca się używać akumulatorów – byłyby one cały czas puste. Akumulatory są jednak idealne do wszystkich urządzeń o wysokim zużyciu energii: aparatów cyfrowych, notebooków, smartfonów i oczywiście budowlanych narzędzi akumulatorowych.

Żelazna zasada: Jeśli musisz wymieniać baterie raz w miesiącu lub częściej, to powinieneś używać akumulatorów.

2. Kto to wynalazł?

Historia technologii akumulatorowej sięga dalej niż można by się spodziewać.

Pierwszą na świecie baterią często jest nazywana, pochodząca z 250 roku p.n.e., bateria bagdadzka. Brzmi to oczywiście zaskakująco. Jednak wątpliwe jest to, czy ten artefakt rzeczywiście mógł wytwarzać prąd.

Pierwsza bateria, jak ją dziś definiujemy, została zbudowana w 1800 roku przez Allessandro Volta: ogniwo Volty. Wytwarzała ona prąd w taki sam sposób, jaki jest używany we współczesnych bateriach: zgromadzona energia chemiczna jest przekształcana w energię elektryczną w wyniku elektrochemicznej reakcji redoks. Volta przeszedł do historii jako wynalazca akumulatora. Od jego nazwiska pochodzi też jednostka pomiaru napięcia elektrycznego, czyli wolt (V). Allessandro Volta zainicjowała badania nad magazynowaniem energii elektrycznej i utorował drogę dzisiejszej technologii akumulatorowej.

Związek między elektrycznością a magnetyzmem odkrył André Marie Ampère w roku 1820. Jego nazwisko posłużyło również do określenia jednostki miary – ampera (A) – która określa natężenie prądu. To jemu zawdzięczamy między innymi to, że moc Twoich akumulatorów podawana jest w woltach i amperach. Przy tym samym napięciu (wolty), ale przy różnych natężeniach prądu (ampery), można osiągnąć różne poziomy mocy (waty).

Dlatego na naszych platformach akumulatorowych znajdują się zawsze różne klasy natężenia − tak, aby moc była odpowiednia do Twoich potrzeb.

 

3. Najmniejszy akumulator na świecie

Cieńszy niż ludzki włos

Badacze z Rice University w Houston, w Teksasie, musieli wymyślić urządzenie do zasilania nanoczujników. Wynikiem tych badań jest akumulator litowo-jonowy, który jest kilka tysięcy razy cieńszy niż ludzki włos. W pojedynczym nano-przewodzie umieścili wszystko, czego potrzebuje akumulator litowy: anodę, katodę i warstwy oddzielające.

Prawidłowo ułożone i połączone z superkondensatorami, nano-akumulatory mogą wiele zdziałać. To właśnie takie systemy hybrydowe będą w przyszłości zasilać akumulatory, które będzie można naładować w ciągu kilku minut i które będą miały większą pojemność ładowania niż tradycyjne akumulatory. Mimo iż ten projekt wciąż jeszcze wymaga optymalizacji, to wielogodzinne ładowanie może wkrótce przejść do lamusa.

 

Nie nano, ale poręczne

4. Największy akumulator na świecie

Rekord należy do Tesli

Ale ten wyścig dopiero się zaczyna.

Dotychczas, największym istniejącym akumulatorem jest Hornsdale Power Reserve w Australii. Został on opracowany przez Teslę i ma pojemność 129 megawatogodzin. Ale konkurencja nie śpi, a tak zwane zielone technologie są szczególnie cenione. Jedną z firm, które odważnie stają do wyścigu, jest EWE Gasspeicher w Niemczech. Jej magazyny nie wymagają technologii litowo-jonowej a zamiast tego ogromne groty solne, o pojemności ponad 100 000 metrów sześciennych, wypełnione są rozpuszczonymi w wodzie morskiej polimerami nadającymi się do recyklingu, tworząc gigantyczny akumulator przepływowy redoks (znany również akumulatorem płynnym). Celem firmy jest, aby najwcześniej od 2023 roku magazynowane było tutaj 700 megawatogodzin energii.

Kolejne obiecujące plany dotyczące największego na świecie systemu magazynowania energii pochodzą od Mitsubishi Hitachi Power Systems i Magnum Development. Firmy te chcą zbudować w 100% „czysty” system magazynowania w stanie Utah w USA, oparty na odnawialnym wodorze, magazynowaniu energii sprężonego powietrza (CAES), ogromnych akumulatorach przepływowych redoks oraz ogniwach paliwowych ze stałym tlenkiem. Magnum posiada pięć kawern solnych, które są obecnie wykorzystywane do przechowywania paliw płynnych, podobnie jak w wyżej wspomnianym projekcie EWE.

Istota tej koncepcji czyli wielkość kawern solnych oznacza, że ilość miejsca do magazynowania jest praktycznie nieograniczona. Ostatecznie istnieje ograniczenie tylko ze względu na zapotrzebowanie rynku oraz technologie generujące energię. Oznacza to również, że w końcu zmagazynowana będzie mogła być zielona energia, pochodząca np. z energii słonecznej lub wiatrowej.

Nasze 36-woltowe akumulatory nie należą do największych na świecie, ale zapewniają odpowiednią moc potrzebną do ciężkich prac związanych z wierceniem i dłutowaniem.

 

 

5. Najmocniejszy akumulator na świecie

Akumulatory litowo-jonowe są nadal najmocniejszymi akumulatorami na rynku

Dzięki ciągłemu rozwojowi najmocniejsze akumulatory nadal są oparte na technologii litowo-jonowej: przy najmniejszej budowie wykazują największą gęstość energii. Pojemność akumulatora litowo-jonowego potroiła się od 1991 roku. Liczba cykli ładowania wzrosła z kilkudziesięciu do nawet dziesięciu tysięcy.

Akumulatory te pozostają sprawne przez około 5 lat, nawet biorąc pod uwagę pewną utratę ich pojemności.

 

Poznaj nasze akumulatory litowo-jonowe

 

 

6. Akumulatory przyszłości

To może nadejść już wkrótce: Energia elektryczna z krwi pająka, bioodpadów i powietrza.

Akumulatory litowo-jonowe są bardzo mocne. Jednak ich potencjał optymalizacji jest już właściwie wyczerpany. Rośnie natomiast zapotrzebowanie na magazynowanie pośrednie (buforowe) dla energii alternatywnej. Akumulatory litowo-jonowe nie są bezproblemowe z punktu widzenia polityki środowiskowej i społecznej: wymagają, między innymi, zastosowania bardzo rzadkiego kobaltu, który jest wydobywany w trudnych warunkach. Także recykling materiałów stanowi obecnie problem. Dlatego prace badawcze są prowadzone przy zastosowaniu zupełnie nowych hipotez:

 

Litowo-siarkowe zamiast litowo-jonowe

Akumulatory litowo-siarkowe (Li-S) stanowią od dawna jedną z najbardziej obiecujących koncepcji dotyczących zastąpienia akumulatorów litowo-jonowych. Teoretycznie umożliwiają one  zmagazynowanie większej ilości energii w jednym akumulatorze – czyli uzyskanie wyższej „gęstości energii”. Taka zwiększona pojemność, będąca od 5 do 10 razy większa niż w przypadku akumulatorów litowo-jonowych, odpowiada dłuższej żywotności akumulatora między poszczególnymi procesami ładowania. Wyzwaniem wciąż jednak jest możliwość ładowania akumulatora – naukowcy i branża przemysłowa pracują nad tym intensywnie.

 

Krew pająka i bioodpady − materiały na akumulator przyszłości?

Efektywna technologia akumulatorowa mogłaby być w przyszłości oparta na mniej krytycznych elementach, takich jak np. sód, magnez, aluminium czy wapń. Akumulator jonowo-sodowy (NIB) jest obecnie najbardziej obiecującym modelem. Co szczególnie interesujące: aby zwiększyć wydajność tych akumulatorów, naukowcy z Helmholtz Institute w Ulm w Niemczech, skupiają się na substancjach znajdujących się we krwi pająka lub bioodpadach np. łupinach orzecha. Materiały te są obiecujące pod względem dobrej gęstości magazynowania, łatwego przetwarzanie, zrównoważonego rozwoju i niskich kosztów.

 

Złoto czyni akumulatory nieśmiertelnymi

Na Uniwersytecie Kalifornijskim naukowcy opracowali nano-przewodowe akumulatory, które można ładować nieskończenie często. Są to wspomniane już powyżej akumulatory nano-przewodowe. Mogą one niestety pękać podczas procesu ładowania. Jeśli jednak podczas produkcji zastosowane zostanie złoto w elektrolicie żelowym, wówczas akumulatory te można naładować ponad 200 000 razy w ciągu trzech miesięcy bez utraty mocy.

 

Wapno jako magazyn

Nadmiar energii elektrycznej można również magazynować w postaci ciepła. Ale każdy kto kiedykolwiek zapomniał o swoim kubku do kawy do pracy, wie jedno – bez odpowiedniej izolacji ciepło szybko ucieka. Naukowcy z Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki odkryli teraz sposób na przechowywanie ciepła przez nieograniczony czas i prawie bez strat: wykorzystują oni zachowanie chemiczne wapna gaszonego (wodorotlenku wapnia). Jeśli się go podgrzeje do temperatury ok. 500 stopni Celsjusza, wówczas oddziela się związana w nim woda. Powoduje to powstanie wapna palonego (tlenku wapnia) – idealnego magazynu ciepła. Jeśli ponownie dodamy do niego wodę, wówczas dzięki reakcjom chemicznym, wapno palone zamienia się ponownie w wapno gaszone uwalniając zgromadzoną energię w postaci wysokiej temperatury.

Ogromną zaletą tej technologii jest to, że woda i wapno gaszone są bardzo tanie, łatwe w transporcie i znane w branży budowlanej od tysiącleci. Naukowcy DLR wciąż pracują nad opracowaniem procesu, w którym zużywa się jak najmniej ciepła. Dotychczasowe wyniki są obiecujące.

 

1.700 km z ładunkiem metalu i powietrza

Samochód zdołał przejechać 1700 km na jednym ładowaniu akumulatora. Było to możliwe dzięki akumulatorowi metalowo-powietrznemu, który wykorzystuje tlen z powietrza do wypełnienia swojej katody. Jest on dzięki temu znacznie lżejszy niż wypełnione cieczą akumulatory litowo-jonowe, co z kolei daje samochodowi znacznie większy zasięg. Jeśli uda się skompensować stosunkowo krótką żywotność, wówczas taki typ akumulatora mógłby być popularną alternatywą zwłaszcza w sektorze motoryzacyjnym.

Dopóki to nie nastąpi używaj do swojego sprzętu budowlanego naszych solidnych akumulatorów o różnej klasie mocy w celu uzyskania maksymalnej swobody i bezpieczeństwa.

 

 

 

7. Jako podsumowanie krótkie wyjaśnienie

Jaki jest związek między napięciem, amperogodzinami a mocą?

Rynek oferuje szeroką gamę urządzeń akumulatorowych do Twoich zastosowań: wiertarki, piły, szlifierki, młotowiertarki, młoty wyburzeniowe, wiertarki udarowe, odkurzacze i wiele innych. Aby spełnić różne wymagania różnorakich urządzeń i zastosowań, ich akumulatory działają na różnych platformach woltowych. Są one określone przez napięcie np. 12 V, 22 V lub 36 V oraz pojemność amperogodzin (Ah), np. 2.6 Ah, 5.2 Ah lub 8.0 Ah.

Ale co oznaczają te wszystkie liczby i jak możesz rozpoznać, jaka jest naprawdę wydajność akumulatora?

Ilość energii zgromadzonej w akumulatorze jest miarą nakładu pracy, jaką można wykonać przy ładowaniu akumulatora. Taka zawartość energetyczna podana jest w watogodzinach (Wh). Jedna watogodzina to napięcie (V), które zasila akumulator, pomnożone przez ilość ładunku (Ah), którą może pomieścić akumulator. Takie podanie watogodzin wskazuje jak wydajne jest urządzenie, tj. ile otworów można wywiercić np. w ciągu jednej godziny:

 

To także może Cię zainteresować

Plac budowy bez urządzeń przewodowych

Styczeń 2020  I  3 minuty  I  technologia akumulatorowa

Czy wysoka moc jest zawsze najważniejsza w przypadku akumulatorów? Odpowiedź brzmi – nie. W zależności od zastosowania, kluczowe mogą być inne kryteria. Poznaj nasze 3 platformy akumulatorowe, które zapewnią Twoim urządzeniom odpowiednią moc.

Czytaj więcej

Osobiste doradztwo zamiast zakupów w internecie

Styczeń 2020  I  5 minut  I  Hilti Stores

Dlaczego warto udać się do Hilti Store, skoro wszystko jest dostępne w internecie? To całkiem proste: najważniejsze jest osobiste doradztwo i praktyczne doświadczenia. Przeczytaj tutaj, w jaki sposób klienci i pracownicy postrzegają swój sklep Hilti.

Czytaj więcej

Udany duet na rzecz większej produktywności

Październik 2019  I  4 minuty  I  usługi

Dobre w pojedynkę, ale razem jeszcze lepsze: wiele osób już zaufało połączeniu usług zarządzania sprzętem ON!Track i zarządzania flotą. W wywiadach klienci Hilti opowiadają o problemach, w których rozwiązaniu pomógł im ON!Track.

Czytaj więcej

Moc i mobilność

Nowy młot TE 60-A36 to kolejny krok do bezprzewodowej budowy.

Czytaj więcej

Zestaw swój zestaw

Za pomocą konfiguratora Zestaw Swój Zestaw możesz stworzyć swój indywidulany zestaw. Oznacza to, że możesz wybrać tylko te narzędzia, których potrzebujesz. To proste. Wystarczy wybrać narzędzia, akumulatory, ładowarki i akcesoria. 

Czytaj więcej