Perpetuum mobile neexistuje. Zákon o zachování energie a další fyzikální zákony popisují jasně všechny souvislosti. Přesto ale lze hledat řešení, která pomohou s co nejefektivnější výrobou energie, s jejím přenosem či uchováním. Němečtí vědci z Technické univerzity v Drážďanech se snaží vyřešit problém s bateriemi pro elektromobily a další přenosná elektrická zařízení pomocí 110 let starého konceptu setrvačníku.

Známe to z hraček, inženýři to chtějí použít v autech

Pokud to teď vypadá, že netušíte, o čem je řeč, není tomu tak. Stačí si vzpomenout na hračky, které známe z dětství. Každý jistě měl nebo viděl rozebrané autíčko na setrvačník. Tato technologie nabízí způsob ukládání a následného uvolnění energie bez použití chemických reakcí, což by mělo přinést několik výhod. Setrvačník je zařízení, které ukládá energii pomocí rotačního pohybu. Vzpomínáte na ten pohyb a zvuk, když dětská ruka poslala hračku dopředu.

iZdroj fotografie: Depositphotos

Auta se setrvačníkem dojela dál než ta autíčka, která setrvačník neměla. Když je potřeba energii využít, setrvačník může být zpomalen, což vede k přeměně rotačního pohybu zpět na elektřinu. Tento princip je podobný rekuperaci, kterou známe z elektromobilů. Nejvýznamnějším faktorem ovlivňujícím efektivitu setrvačníku je počet otáček. Druhá mocnina množství uložené energie znamená, že setrvačník, který se otáčí rychleji, dokáže uložit mnohem více energie.

7 důvodů, proč vám u auta dramaticky roste spotřeba. A jak ji stlačit zpět na minimum (2,2 litru na 100 km)

Moderní kompozity mohou vydržet až 60 000 otáček za minutu. Výhodou setrvačníků je, že nevyžadují vzácné nebo drahé suroviny, jejich konstrukce je jednoduchá a mají dlouhou životnost. Setrvačníky vydrží až milion nabíjecích cyklů, zatímco nejlepší lithium-iontové baterie zvládají pouze 10 000 cyklů. To vše znamená, že náklady na uložení kilowatthodiny elektřiny pomocí setrvačníků jsou značně nižší než u lithium-iontových baterií.

Důvod, proč se stále slepě držet elektických aut, neexistuje

Nicméně setrvačníky mají své limity, které omezují jejich použití v některých aplikacích. Mají nízkou hustotu energie, což znamená, že pro uložení jedné kilowatthodiny elektřiny je třeba setrvačník o hmotnosti 100 kg. Energetické ztráty nastávají, pokud se energie v setrvačníku ukládá na delší dobu, a to kvůli tření vzduchu a v ložisku. To z nich činí méně vhodné úložiště pro elektromobily nebo chytré telefony.

iZdroj fotografie: TU Dresden, tiskové materiály

Navzdory těmto omezením se setrvačníky mohou uplatnit v rychlonabíjecích stanicích, kde mohou být nabíjeny po delší dobu a následně rychle uvolněny. Tato technologie může být také využita k podpoře elektrické sítě, kdy setrvačníky dokáží krátkodobě absorbovat špičkové zatížení a následně ho uvolnit. Zatím není pravděpodobné, že by setrvačníky nahradily lithium-iontové baterie v elektromobilech, ale mohou být zajímavým doplňkem v různých aplikacích, které vyžadují rychlé a účinné ukládání energie.