Zbyněk Fiala: Budoucnost na baterky

Fiala Zbyněk
1.11.2017 09:17
Pokud cínovecké lithium zamíří do českých baterek, bude to dobrá volba. Český vynálezce Jan Procházka má pro ně spoustu unikátních patentů. Fungují i po ráně motykou.

Na cestě je další převratná změna, virtuální elektrické sítě. Legislativně je chce umožnit zimní energetický balíček, který se právě chystá v Evropské komisi. Domácnosti s vlastní fotovolatikou se sdruží a budou si vyměňovat přebytky, nastřádané v akumulátorech. To jim umožní odříznout se od sítě a zbavit se poplatků, které už dnes v domácích účtech za elektřinu převažují.

 

Mluvilo se o tom na největší odborné konferenci v oblasti akumulace energie a decentrální energetiky v Česku, Smart Energy Forum, která proběhla na konci října v Praze. Přivedla zajímavé hosty také na pracovní setkání s novináři připravené Komorou obnovitelných zdrojů energie. Nejzajímavější z nich byl český vědec Jan Procházka, který nabízí průlomové lithiové baterie pro obzvlášť náročné využití v energetice a v dopravě.

Na fóru představil řešení pro fotovoltaické elektrárny, které se umí samo přepínat z nabíjení do vybíjení a naopak. Nepotřebuje k tomu zvláštní řídící systém. A v říjnu už se také poprvé koplo do země v Horní Suché ve Slezsku, kde má pro tyto baterie vzniknout plně robotizovaný závod. Vyrábět začne od roku 2019, zpočátku s kapacitou 1 GWh.

Baterky z lithia budou transformovat naši budoucnost. Dosud se považovalo za nezbytné, aby se přenosová síť přebudovala pro obnovitelné zdroje a stala „chytrou“ (smart grids), ale Jan Procházka soudí, že by to bylo zbytečně drahé. Nabízí „virtuální“ řešení za účasti bateriových systémů se stabilizační funkcí.

Procházka mluvil s novináři krátce předtím, než šel na Hrad pro státní vyznamenání od prezidenta Miloše Zemana.  Detaily jeho baterky HE3DA, obzvlášť vhodné pro tento účel, znám z rozhovoru, kterým jsem s ním před časem vedl pro Literární noviny. Robustní lithiová baterka je na firemním webu zobrazovaná, jak funguje i s těžkými zraněními kramlí či motykou. Ono 3D v názvu znamená, že má skutečně 3D, tedy prostorovou elektrodu.

 Procházkova baterie HE3DA  

Základem běžných lithiových baterek je nesmírně tenká (a zranitelná) elektroda, tedy 2D. Zato Procházka pracuje v několikamilimetrové vrstvě prorostlé grafenem, uhlíkovými nanostrukturami. Důležité jsou rozměry těch nanostruktur, které jsou stokrát menší než nejtenčí vrstva u konkurence. Ionty lithia, které jsou do těchto nanostruktur vsunuté, jsou proto extrémně blízko u sebe – a elektrony tak mají kratší dráhu pro svůj pohyb. Mohou se tedy v baterii pohybovat rychleji, a to zrychluje a zintenzivňuje její nabití a vybití. Zároveň to usnadňuje a zlevňuje výrobu.    

Jenže Procházka není sám. V těchto dnech přišla zpráva, že také na americké Rice University experimentují s lithiovou baterií s uhlíkovými nanovlákny, která zrychluje nabíjení. Nějakou roli v tom hraje také tenká vrstva asfaltu.

Procházka už mohl být dál, ale dlouho trvalo, než našel investory. Takhle to popisoval pro LN (druhou osobou, o které mluví, je prof. RNDr. Ladislav Kavan, DSc., z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR):

„Myslím, že veřejnost vůbec nemá tušení, jak dlouho to trvá, než se technologie dostane na trh a jaká jsou s tím spojena úskalí. Roku 1999 Ladislav Kavan přišel s kompozicí lithium-titanát, ve které našel materiál, který nepodléhá degradaci.

Naše firma se toho chytla, ale to jsme ještě nedělali baterie, ale aplikovaný materiálový výzkum. Sepsali jsme spolu studii, a v ní jsme jako první na světě ukázali, že rychlost nabíjení článku je závislá na velikosti částic. Ukázaly to pokusy se stejným materiálem, ale různými velikostmi částic. Roku 2000 jsme spolu s profesorem Graetzelem ze Švýcarska už přesně věděli, jaké materiály by se měly v bateriích požívat. Ale trvalo dalších pět let, než to některé firmy a vědecká veřejnost začaly akceptovat. A začali dělat podobné studie, řekl bych, že v daleko horší kvalitě.

My jsme mezitím vytvořili superrychlou baterii, ale byli jsme obklopeni nepochopitelnou nedůvěrou. Nebylo možné, že by do této nové technologie někdo dal peníze. Firma Altair rozposílala všem ty materiály, které Ladislav Kavan popsal. Jasně ukázali, že je dokáží v laboratorním měřítku nabít a vybít za méně než minutu.

Až po dlouhých osmi letech to začalo docházet napřed těm velkým firmám. Ale vůbec ne tak, jak bychom předpokládali. Začali různě míchat velké a malé částice. Až se našlo pár takových, kteří dokázali naše poznatky využít správně, a najednou jste měli baterku, která se nabije do minuty, vybije do minuty. Při jakékoliv velikosti.

Tak vznikla Altair nano baterka někdy v roce 2005. Ale pak to zase nikdo nechtěl, protože na to nebyl připravený trh. Vědecká veřejnost se soustřeďovala na to, že je tam ztráta energie, protože anoda s lithium-titanátem dává o 1,2 Voltu méně než grafit. Ale byl tu lepší indikátor. Zatímco roku 2000 byla o tom materiálu nulová informace, možná dva tři články, roku 2005 už k tomu byla půldenní konsorcia na mezinárodních elektrochemických konferencích.

A vrchol přišel roku 2008. Běžela elektrochemická konference v americkém Phoenixu a Toshiba se zrovna potýkala s tím, že jí vyhořely nějaké velké baterie. A tak tam jeden z manažerů oznámil, že Toshiba přechází na lithium-titanát a lithium-manganát. V sále začala bouře, že je tam přece ztráta energie. Ale jim bylo jasné, že jde o bezpečnost těch baterií. Pochopili přednost materiálu, který prakticky nedegraduje. A doslova v tom okamžiku se pro tyto anody zrodil trh. Podobně historie probíhá s naší 3D baterií, ale teď už jsme opravdu jen krůček od jejího uplatnění na trhu.“

V  době našeho rozhovoru měl Procházka investora v německé společnosti CDC, původem z Číny. V srpnu ale nastal konflikt, který spolupráci ukončil. Detaily jsem nyní našel v Euru. Společnost prý měla zájem dostat se hlavně k patentům a průmyslovému know-how. Už v červnu přistihli jednoho z čínských vyjednavačů, když se pokusil ukrást materiál pro katody z ochranného boxu, uvádí David Tramba.

Teď je Procházkovým investorem společnost Magna Energy Storage. Mezi novináře přišel i její většinový akcionář Radomír Prus. Peníze jsou prý české od kvalifikovaných investorů, nejspíš různých investičních fondů. Podle Pruse se jedná také s Evropskou investiční bankou a další možnost mají představovat klimatické fondy Evropské unie. Na fóru prohlásil, že poptávka roste tak rychle, že teď chce postavit závod za 30 miliard korun s výrobní kapacitou 15 gigawattů ročně. To je výhled na pět let.

Konkurenční výroba ale také graduje. V bavorském Karlštejnu nad Mohanem (Karlstein am Main) chce Sven Bauer, šéf BMZ, vybudovat závod s dvojnásobnou kapacitou, než je cíl Radomíra Pruse. Další obrovskou investici nedaleko českých hranic chystá jihokorejská LG Chem u Vratislavi. Také BMZ v Polsku otevřela továrnu, v Gliwicích.

Elon Musk buduje svou „gigafactory“ na autobaterie v nevadské poušti. V Číně staví místní společnosti  podobné gigantické továrny. Mají být uvedeny do provozu roku 2020 s celkovou kapacitou šestkrát větší, než je ta v Nevadě. Jenže ani Musk nespí a plánuje 23 dalších „gigafactory“ po celém světě. Napřed v Šanghaji, pak v americkém Buffalu…

V odborných zdrojích se objevují předpovědi, že cena baterií neporoste, ale cena lithia se může zvednout o 300 procent. Bude vůbec dost lithia? „Rozhodně si musíme lithium podržet,“ radí Procházka. Stát, který má významný přírodní zdroj, je důležitý.  „Zvedne to vyjednávací pozici ČR v Evropské unii.“ Ale je tu i časový faktor: „Lithium je dobrá komodita, ale jen po určitou dobu.“

O nejbližších dvacet let však nemá starosti. Vidí příležitost pro vznik nového protikrizového oboru, stovky miliard investic. Postupovat bychom však měli rychle, jinak se odborníci rozutečou.

„Teď jsme šťastní,“ říká k probuzení zájmu politiků o lithiový obor. „Rok a půl se snažím, aby rozhodčím byla vláda, a ne finančníci …“

 

 

 

 

 

zbynek-fiala
Žurnalista, v minulosti dlouholetý šéfredaktor časopisu Ekonom.

Komentáře

Pro možnost psaní komentářů se přihlašte nebo zaregistrujte.