Číňani vyrobili mechanickou baterii. S kapacitou 200 kWh a výkonem až 125 kW ztratí za 30 let jen 1 % kapacity

Nic nového a přesto překvapivě geniální

Koncept uchovávání elektrické energie do rotujícího tělesa zná věda desítky let, ale teprve díky dnešním materiálům a pokročilé mikroelektronice dosahuje systém parametrů, které z něj činí velmi lákavou alternativu pro moderní energetiku. Výhodou je také to, že se opírá o běžně dostupné a poměrně levné materiály namísto drahých kovů nezbytných pro výrobu klasických chemických akumulátorů.

Primitivní konstrukce

Srdcem této baterie je jediný reverzibilní elektrický stroj, který plní dvě různé funkce současně. Během provozu funguje jako elektromotor a vzápětí se dokáže chovat jako generátor neboli dynamo. Když je v elektrické síti přebytek energie, například z domácí fotovoltaiky během slunečného dne, řídicí systém do stroje pouští proud. Stroj se v tu chvíli chová jako motor a plynule roztáčí rotor na vysoké otáčky, čímž do něj ukládá energii. Jakmile je naopak v domě potřeba proud čerpat, elektronika přepne stroj do režimu generátoru. Rotující setrvačník svou vlastní hybností pohání generátor, zpomaluje se a dodává elektřinu zpět do sítě. Reakční doba pro přepínání zátěže se počítá v milisekundách.

Na ztráty třením zapomeňte

Aby systém fungoval efektivně, musí minimalizovat veškeré ztráty způsobené třením. Z toho důvodu je rotor, jehož celková hmotnost se pohybuje zhruba kolem 4 tun, umístěn ve vakuu o hodnotě blížící se jedné setině pascalu. Eliminace odporu vzduchu je ovšem pouze část úspěchu. Tou druhou je technický způsob ukotvení těžkého rotoru. Zařízení využívá magnetická ložiska, u kterých většinu nosné práce odvádějí permanentní magnety. Tyto statické magnety samovolně a pasivně nesou 95 až 99 procent ze čtyř tun hmotnosti. Zbývající zbytek zátěže a detailní kalibraci polohy řeší aktivní elektromagnety. Ty pomocí senzorů vyhodnocují polohu rotoru tisíckrát za sekundu a drobnými zásahy udržují hřídel přesně ve středu. Celková spotřeba na magnetickou levitaci je proto velmi malá. Absence mechanického tření a vakuové prostředí také znamenají, že systém za provozu nevydává žádný hluk. Zvenku neuslyšíte svištění rotoru, nanejvýš jen tichý šum ventilátorů z chladicího systému elektroniky.

Ozkoušeno na rychlovlacích

Tento bezkontaktní způsob levitace připomíná princip magnetických vlaků, přináší celému ústrojí dlouhou trvanlivost a vysokou spolehlivost. Garantovaná životnost běžně přesahuje 30 let. Skutečná genialita řešení ale spočívá ve faktu, že systém v průběhu let neztrácí svou jmenovitou kapacitu. Zatímco chemické baterie po čase nezvratně degradují, mechanický setrvačník má stále stejný objem hmoty a může se spolehlivě točit stejnou rychlostí i po dekádách. Po třiceti letech nepřetržitého provozu ztratí systém maximálně 1 procento své kapacity.

Využitelné pro rodinné domy

I přes vyšší váhu rotoru není zařízení prostorově nijak zvlášť náročné. Značným praktickým benefitem je skutečnost, že se kompaktní nádoba s rotorem a elektronikou dá bez problémů zakopat pod zem hned vedle rodinného domu. Instalace pod zemským povrchem šetří místo na zahradě, zajišťuje stabilní provozní teplotu pro všechny součástky po celý rok a zároveň funguje jako dodatečný bezpečnostní prvek, který tlumí i drobné vibrace.

Slabinou je mírné samovolné vybíjení

Přestože jde o vyspělou technologii, u každého setrvačníku je nutné předem počítat se samovolným vybíjením. I ve vakuu a na magnetických polštářích se projevují určité energetické ztráty. Kvalitní vakuový systém ztrácí zhruba 25 procent nabité kinetické energie za 24 hodin. Celý jeden den po plném nabití vám tak v rotoru zůstane využitelných asi 75 procent kapacity. Za dva dny klesne dostupná energie k hodnotám kolem 56 procent, jelikož zmíněný pokles otáček není lineární a při nižších rychlostech se automaticky redukují i ztráty. Baterie proto neslouží pro sezonní ukládání solárních zisků z léta na zimu, nýbrž spíše pro každodenní cyklování.

Geniální pro domácí nabíjení elektromobilů

Právě pro intenzivní denní rytmus je systém navržen jako ideální doplněk pro stabilizaci domácích fotovoltaických elektráren. Během poledne se veškerý přebytečný výkon přesune do setrvačníku a roztočí jej. V noci může domácnost energii plynule čerpat. Zajímavostí je také schopnost dodávat nárazově výkon až 125 kilowattů, což jsou běžné nabíjecí výkony rychlonabíječek pro elektromobily. Takový výkon mohou využít majitelé elektromobilů, kteří chtějí doma rychle nabít a zase ihned odjet. Běžná domácí síťová přípojka takové hodnoty nikdy nedosáhne, ale mechanická baterie dokáže energii uvolnit rychle. Majitel vozu bezpečně přijede večer domů, připojí auto k nabíjecímu kabelu a setrvačník do něj přelije elektřinu za pár minut, aniž by se přetížila lokální distribuční síť. Vůz je díky tomu ihned připravený na další jízdu.

P.S. Zajímá Vás, jak splní novostavby v roce 2025 nové požadavky na úspory energií? Navštivte online stavební veletrh Veleton, který se uskuteční 17. – 31. ledna 2027. Vstupenku lze získat již nyní na tomto odkazu (počet vstupenek je limitován). Těšit se můžete také na množství inspirace, živých přednášek, konzultací s odborníky i slevové vouchery.