Toks nanovamzdelių dizainas brangus, ir bendrai, ultrakondensatorių talpa Gigafabrikui dar negrasina – bet gal tai ir nesvarbu. „Niekada nesitikėjome ultrakondensatorius padaryti pagrindiniu elektromobilių energijos kaupikliu,“ sako Cooley. Bet jeigu jie gali būti patikimi pagalbininkai, sumažinantys pikinį energijos poreikį iš pavargusių baterijų – tai trumpina jų gyvenimą – tai būtų naudinga visiems.

Kaip tai? Elektromobilio vairavimo idėja jums gali patikti ar nepatikti, tačiau elektros tinklams teksiančių problemų ignoruoti negali niekas. Norime, kad tiekiama energija būtų ne tik nebrangi , bet ir patikima bei žalia. Visa tai pasiekti darosi sudėtinga netgi labai išsivysčiusioms šalims. Pavyzdžiui, spalį Jungtinė Karalystė iškrito iš Pasaulio energijos tarybos trilemos – energijos saugumo vertinimo sąrašo – dešimtuko.

Per kelis pastaruosius metus pigi žalia energija tapo rimtu dalyku; pernai JAV atsinaujinantys šaltiniai sudarė du trečdalius naujų energijos generavimo šaltinių, ir JT duomenimis, daugiau nei pusę visame pasaulyje. Bet, viena vertus, energijos poreikis labai kinta, o antra, energijos tiekimas iš atsinaujinančių šaltinių nėra pastovus. Vėjas nepučia visada ir saulės šviesa elektrą gamina ne tolygiai.

Šią problemą turėtų išspręsti išmaniojo tinklo koncepcija, kai energijos srautą iš visų generavimo šaltinių vartotojams nuolatos stebi ir reguliuoja tinklo jutikliai ir jungikliai. Bet tai neišvengiamai reiškia būtinybę energiją kažkur kaupti ir tos vangios baterijos vėl kiša koją.

Naudoti baterijas kaip vieninteles energijos saugyklas nėra idealu dėl dviejų priežasčių. Pirmiausia, nuolatinis įkrovimas ir iškrovimas trumpina jų gyvenimą. Antra, baterijos negali greitai atiduoti visos savo energijos, tad tinklams reikia papildomų baterijų, kad galėtų susitvarkyti su trumpais poreikių šuoliais, viršijančiais įprastas fluktuacijas. Ultrakondensatoriai vietoje didesnių baterijų būtų didelis pagerinimas. „Bendrai tai sumažintų pradines investicijas ir sumažintų veikimo kaštus,“ pažymi McGrath. „O technologija jau pasiekė stadiją, kai mums atsiveria rinka.“

Šiemet Maxwell įrengė dvi ultrakondensatorines energijos kaupimo sistemas. Viena yra Š. Karolinoje, kur ultrakondensatoriai prijungti prie saulės elementų masyvo ir baterijos su druskų tirpalo elektrolitu. Kai saulė elementų išeiga svyruoja dėl praslenkančių debesų, įsijungia ultrakondensatorius. Jis gali greitai suteikti beveik tris kartus daugiau energijos, nei baterijos, bet išsenka per porą minučių. Tuomet įsijungia baterijos, laikančios ~40 kartų daugiau energijos. Bandymus atlieka Duke Energy, JAV komunalines paslaugas teikianti kompanija, aptarnaujanti >7 mln klientų. Jos teigimu, sistema yra 10 – 15 procentų pigesnė už naudojančią vien baterijas. „Be to, ji turėtų sulėtinti baterijų senėjimą,“ sako Randy Wheeless iš Duke Energy.

„Būtų neišmintinga kliautis vien ultrakondensatoriais, visiškai atsisakant baterijų“

Vėjo energija tokia pat nepastovi, kaip ir saulės, ir ne tokiame švelniame klimate kitoje Atlanto pusėje tai populiaresnis atsinaujinančios energijos šaltinis. Airijoje vėjas pagamina beveik ketvirtį visos energijos, ir iki 2020 m. šalis sieks šią dalį padidinti iki 40%. Čia ir atliekamas antrasis bandymas, eksperimentiniame išmaniajame tinkle Tallaght mieste, netoli Dublino. Prie vietinės valdžios pastato prijungti ultrakondensatoriai parodė, kad per sekundės dalį gali kompensuoti tiekiamos elektros srovės dažnio svyravimus. Klaus Harder iš uktrakondensatorių ir baterijų hibridus patiekusios Vokietijos firmos FreqCon sako, kad ultrakondensatoriai kol kas visas į juos dėtas viltis pateisina.

FreqCon planuoja netrukus išbandyti didesnį ultrakondensatorių ir baterijų hibridą vakarinėje Airijos pakrantėje. Baterijos gal ir nėra idealios, bet jos vis tobulėja. Ultrakondensatoriai turi neatsilikti ir taip pat didinti savo galimybes.

O tobulėti dar yra kur. Tokios firmos kaip EnerG2 teigia tobulinsiančios technologiją, naudodamos naujus elektrodus dengiančios anglies šaltinius. „Kokoso riešutai pigūs, tačiau juose daug natūralių teršalų, o aktyvavimo procesas nuodingas ir brangus,“ sako Feaver. EnerG2 kuria savo anglies polimerus, panašius į dervas, kuriomis laminuojama fanera. Tada ji pirolizuojama ir aktyvuojama paprasčiau ir žaliau.

EnerG2 anglis irgi gali būti pritaikyta skirtingiems ultrakondensatorių tipams. Skirti greitai sustabdyti ir užvesti mašinos benzininį variklį turi tiekti greitus energijos pliūpsnius, bet namų saulės elementų gaminamos elektros srovės stabilizavimui talpa gali būti didesnis prioritetas nei sparta. Kokoso riešutų kevalų anglies porų dydis atitinka paplitusius elektrolitus, tokius, kaip amonio druskos. Bet keisdama cheminį procesą, EnerG2 gali gaminti anglį, kurios poros tinka elektrolitams, skirtiems dideliam galios tankiui, dideliam energijos tankiui, ar bet kokiai jų kombinacijai, sako Feaver.

Praktiškai nepažeidžiami

Kai kas mano, kad didesnių šuolių galima sulaukti, nutraukus prisirišimą prie anglies. William Dichtel, Šiaurės Vakarų universiteto Čikagoje chemikas, sukūrė polimerų tinklus, vadinamus kovalentinėmis organinėmis struktūromis, kurie ultrakondensatoriuose veikia tiesiogiai, be pirolizės. Jo komandai pavyko pagaminti poringą ultrakondensatorių medžiagą, kurios našumas palyginamas su nanovamzdelių įrenginių, tačiau potencialiai kainuoja daug pigiau. „Kabliukas tik, kad mes chemikai, atliekantys bazinius tyrimus, o ne Tesla, bandanti juos pelningai sudėti į elektromobilius,“ sako Dichtel.

Nerimaujama, kad egzotiškieji polimeriniai ultrakondensatoriai gali būti ne tokie ilgaamžiai, kaip dabartinės anglinės sistemos. Tiesa, šie ultrakondensatoriai nėra nepažeidžiami, sutinka Feaver. „Bet palyginus su baterijomis, jie, galima sakyti tokie yra.“ Elektromobilio ar išmaniojo telefono baterija kuriama atlaikyti 1000 įkrovimo/iškrovimo ciklų, kai tuo tarpu netgi eksperimentiniai Dichtel'o ultrakondensatoriai išliko stabilūs mažiausiai po 10 kartų daugiau ciklų.

Ultrakondensatoriai taip toli pažengė nuo savo kuklios pradžios, kad kyla pagunda pasvarstyti, ar jie galėtų išaugti savo antraplanį vaidmenį ir baterijas išstumti visiškai. Tokia diena dar toli, bet lažintis, kad ji niekada neateis, tikriausiai būtų neišmintinga. Žinome, kad Elonas Muskas, prieš įkurdamas pirmąjį savo startuolį Silicio Slėnyje, turėjo reikalų su ultrakondensatorius studijuojančiu PhD. Ir Tesla Motors patentuose vis atsiranda nuorodų į ultrakondensatorius. Kadaise taip ultrakondensatorių apžavėtas žmogus visiškai tikėjimo jais dar neprarado. Gal už to didžiulio fabriko Nevadoje durų jie vis dar vystosi.

Komentarai (4)