Tiskane izdaje
Vaš novi projekt Helis, ki ste ga pridobili, je po svoje nadaljevanje dosedanjega, verjetno pa tudi nadgradnja. Kaj je pravzaprav njegovo bistvo?
Helis je nadgradnja projekta Eurolis, ki se je pod koordinacijo Kemijskega inštituta začel oktobra leta 2012. V njem smo se zavezali k razvoju litij-žveplovih akumulatorjev, ki z višjo energijsko gostoto omogočajo daljši doseg električnih vozil. Cilj je bil 500 vatnih ur na kilogram ali trikrat več kot pri litij-ionskih akumulatorjih. Eurolis še poteka, partner v njem je tudi Renault, ki je testiral, ali takšen akumulator lahko deluje v električnem avtomobilu, in to je bilo tudi potrjeno. Ostale pa so manjše težave, ki so povezane z njegovo komercializacijo, na katere nismo bili pripravljeni niti za njihovo reševanje nismo imeli dovolj sredstev in ljudi.
Nekateri partnerji pri Eurolisu smo zato pri evropski komisiji prijavili projekt Helis. V njem bomo med drugim preizkušali varnost litij-žveplovih akumulatorjev, s tem namenom smo k sodelovanju pozvali eno francoskih javnih agencij, ki je usposobljena za testiranje s prebadanjem ali zažiganjem akumulatorjev za analizo sproščanja plinov. K projektu smo pozvali tudi nemško podjetje, ki je specializirano za recikliranje, saj nas zanima, kako po izrabi akumulatorja nazaj pridobiti litij in nekatere druge soli, ki so dražje komponente. Težava je še v dolgotrajnem delovanju, na laboratorijski ravni to znamo doseči, moramo pa najti način, kako bi to delovalo v pilotni proizvodnji. V projektu Helis so se nam pridružili še največji nemški baterijski inštitut iz Münstra, eden najboljših raziskovalcev iz Izraela in podjetje, ki je bilo nekdaj del Nokie in ima znanje, kako narediti zaščito iz tankih slojev, s čimer se omogoči dolgotrajnost delovanja.
Kaj je pri vašem izdelku bistvo problema dolgotrajnosti in zakaj se to dogaja?
Na dolgi rok litij-žveplovi akumulatorski celici pade zmogljivost, to pa se dogaja zaradi nestabilne faze med kovinskim litijem in elektrolitom, ki je ionski prevodnik. Nekatere vgrajene komponente niso stabilne in jih moramo stabilizirati.
Koliko let naj bi torej litij-žveplov akumulator dobro deloval, ne da bi se mu znatno poslabšala zmogljivost?
Potrebujemo akumulator, ki bo preživel življenjsko dobo avtomobila. Lahko pričakujemo, da bodo električna vozila precej bolj trpežna, torej potrebujemo akumulator, ki bo zagotavljal energijo za vsaj pol milijona kilometrov. Ob predpostavki, da zvišamo energijsko gostoto za trikratnik, to pomeni dobrih 1000 polnjenj. Časovni okvir takšnih testiranj je precej dolgotrajen, in ker še ne poznamo modelov, po katerih bi lahko napovedali staranje litij-žveplovih akumulatorjev, bo sprva precej težko napovedati realno življenjsko dobo.
Kako na to vpliva način polnjenja? Pri litij-ionskih akumulatorjih slišimo, da z vidika dolgotrajne zmogljivosti ni priporočljivo t. i. hitro polnjenje, da jim to škoduje. Kaj vi pravite o tem?
Hitro polnjenje poteka v potencialnem oknu, kjer so litij-ionski akumulatorji precej odporni na takšne obremenitve. Zavedati pa se je treba, da lahko med hitrim polnjenjem nastaja lokalno pregrevanje, kar zagotovo povzroča degradacijo akumulatorskih celic. Ta proces je lahko bolj izrazit pri večkratni uporabi takšnega načina polnjenja in pri akumulatorskih celicah, ki so starejše.
Naj se še malo vrnem s prej povedanemu. Omenili ste, da prvi projekt Eurolis še poteka – je omenjeni cilj trikrat večje zmogljivosti kot pri litij-ionskih akumulatorjih že dosežen?
Ravnokar smo v postopku priprave druge generacije prototipnih akumulatorjev s konfiguracijo 18650. Predvidoma bomo naredili precejšen korak k temu cilju, saj je imela prva generacija prototipnih akumulatorjev energijsko gostoto na ravni litij-ionskih. Vendar je bil za nas uspeh že to, da nam je že v prvem poskusu uspelo narediti akumulator, ki deluje.
V kakšnem času pa bi lahko našli rešitve opisane izzive, ki jih zajema Helis?
Projekt bo trajal še štiri leta in sem optimističen, da nam bo uspelo, saj so sodelujoči partnerji zelo sposobni. Ne nazadnje smo bili izbrani med 22 prijavljenimi.
V novem projektu sodeluje tudi avtomobilski koncern PSA Peugeot Citroën. Kakšna je njegova vloga?
Doslej je od avtomobilskih proizvajalcev v projektu Eurolis sodeloval Renault, ki se je prepričal, da bo ta tehnologija uporabna, ko bo šla v proizvodnjo. Več ne potrebujejo, v vsakem primeru bodo počakali na nekega proizvajalca baterij. Zaradi notranje reorganizacije so se odločili, da jih ne bo tudi v Helisu, so nam pa dali zelo dobro pismo podpore. Bo pa tokrat z nami sodeloval koncern PSA Peugeot Citroën. Njihov cilj, kar velja za celotno industrijo – še posebno zdaj, ko se je gospodarska kriza končala – je, da so zraven, da opazujejo, da so pripravljeni. Od projekta ne pričakujejo velikih baterij, ki bi jih že kar vgrajevali. V tem pogledu je ključni partner francoski proizvajalec baterij Saft, ki pa točno ve, da je to tehnologija prihodnosti, v katero je treba vlagati.
Kakšna je konkretno razlika med litij-ionskim in litij-žveplovim akumulatorjem?
V litij-ionskem akumulatorju ves čas poteka elektrokemična reakcija, pri kateri litijev ion kot nekakšen čolniček prenaša naboj z anode na katodo in obratno. Pri litij-žveplovem akumulatorju pa imamo neposredno reakcijo med litijem in žveplom. Delež aktivne komponente, ki je vgrajen v takšen akumulator, je višji. Žveplo je odpadni produkt industrije, takšen akumulator je lahko po oceni Safta za 30 odstotkov cenejši od litij-ionskega.
Se pa na Kemijskem inštitutu v drugem, ločenem projektu ukvarjate tudi z magnezijevimi akumulatorji in pri tem sodelujete s Hondo.
Honda je predlagala povečanje financiranja, upam, da se bomo v začetku leta 2017 že lahko pohvalili s kakšnim prototipom. Končni dolgoročni cilj je sicer magnezij-žveplova baterija. Razloga sta dva: magnezij kot kovina nam lahko daje dva elektrona, poleg tega je kot surovina geografsko enakomerno razporejen po vsem svetu. Žveplo pa je poceni in prav tako lahko dosegljivo. To je filozofija Japoncev, ki nimajo veliko surovin – da se uporabi nekaj, kar je lahko dosegljivo.
Zanima me vaš osebni pogled, kje bomo npr. leta 2020 z električnimi avtomobili.
Napoveduje se sicer zelo veliko, a sem sam raje bolj zadržan. Leta 2005 smo vsi verjeli v električno mobilnost, ki bi temeljila na vodikovi tehnologiji. Šele v nekaj naslednjih letih se je začelo razmišljati o baterijskih električnih avtomobilih. A preskok z majhnih baterij na velike ni preprost; to ni tako kot namazati majhen ali velik kos kruha. Težava je predvsem v tem, kako na velike površine nanesti zelo občutljive tanke filme, ki jih predstavljajo elektrode z uskladiščeno energijo – debelina ne sme biti več kot 0,5 milimetra, če bi bilo debelejše, akumulator ne bi deloval. Zdaj v tem pogledu že dosegamo veliko boljše rezultate, toda prišli smo do dejstva, da energijska gostota ne zadostuje. Torej se razvoj širi na nove tehnike bodisi v smeri litij-žveplovih akumulatorjev, kar med drugim počnemo mi, bodisi v smeri nove generacije litij-ionskih, pri katerih se po eni strani optimizira notranji inženiring, po drugi pa se uporabljajo izboljšani materiali. Tu so še potencialno nadvse zmogljivi akumulatorji litij-zrak, ki so še v fazi koncepta, ni še potrjeno, ali bi v praksi delovali.
Prizadevanja za boljše akumulatorje gredo torej še vedno v različnih smereh?
Seveda. Tudi projektov, kot je naš Helis, je več. Evropska unija je na primer v istem pozivu izbrala dva konzorcija na isto temo. S tem zagotavljajo dvema večjima potencialnima proizvajalcema, da razvijeta to tehnologijo, hkrati pa je s tem več konkurence in se razvoj še umetno pospeši.
Je to znak, da si Evropa bolj prizadeva za električno mobilnost, da je to zanjo res perspektiva?
Projektov na temo akumulatorjev je še veliko. Te dni imamo srečanje, na katerem se bo sestalo 15 do 20 koordinatorjev takšnih projektov, ki jih financira Evropska unija. Glede vašega vprašanja pa je treba samo pogledati, kaj se dogaja v evropskih mestih. Nedavno sem bil v Parizu, ki je glede smoga že zelo blizu Pekinga. Na terasi akademije znanosti imajo na vrhu prekrasno kavarno, ampak v načeloma lepem dnevu ni bilo prav nobenega razgleda. Izšla je celo publikacija, da so v mestih avtomobili z motorjem z notranjim zgorevanjem novi tobak ...
Včasih slišimo zarotniško razlago, da se električni avti doslej niso bolj uveljavili, ker avtomobilska industrija za kaj takega ni imela pravega interesa, saj je dobro prodajala obstoječo tehniko. Kaj menite o tem?
Delno je to res. Vlaganja v avtomobilsko industrijo so ogromna. Lani sem na srečanju avtomobilskega razvojnega združenja Eucar poslušal predavanje, kolikšne zneske je industrija vložila v izboljšanje obstoječe tehnike, glede vzdržljivosti, opreme, varnostnih elementov. To se zdaj šele vrača in tega seveda nihče ne bi kar tako prepustil. Se pa po drugi strani sam sprašujem, zakaj se ob dejstvu, da imamo pri obstoječih klasično gnanih avtomobilih motorje z zelo različno prostornino, ne razvije cenejši električni avto za nekoga, ki potrebuje res samo mestni doseg, pa potem nekaj malce dražjega z več dosega in tako navzgor. Tudi avtomobilski proizvajalci se vključujejo v naše projekte le kot opazovalci, medtem ko je v Ameriki in Aziji drugače, tam so tudi v tej smeri že bolj odločni.
Prej ste omenili vodikovo tehnologijo in s tem gorivne celice. Kako gledate na njih?
Rekel bom le to, da ko bo uspelo proizvajalcem gorivnih celic platino nadomestiti z nečim drugim, kar ne bo tako drago in redko, bodo naredili velik prodor.
Kaj pa menite o t. i. priključnih hibridih, ki jih posebno nemška industrija vse bolj množično uvaja na trg?
Vidim jih kot prehod med avtomobili z motorjem z notranjim zgorevanjem, ki delujejo na fosilna goriva, in med povsem električnimi bodisi s superbaterijo ali pač navezo vodika in baterije.
Opravljate koristne raziskave na področju naprednih akumulatorjev. Vam kdaj pride na misel, da bi imeli nekoč pri nas množično proizvodnjo akumulatorjev?
Za resno proizvodnjo moraš imeti nekaj tisoč usposobljenih ljudi, vprašanje je, ali imamo v Sloveniji dovolj kvalificiranega kadra. Sem pa to razpravo že načel tudi v Bruslju, EU namreč razmišlja o sofinanciranju evropske proizvodnje baterij, predvsem z vidika manjše odvisnosti od proizvodnje na Daljnem vzhodu. Mogoče bi bil mariborski industrijski bazen primeren za to, zlasti v povezavi z Gradcem, kjer so na področju avtomobilske industrije zelo močni in napredni. Imajo poseben inštitut (Virtual vehicle), kjer se približno 200 ljudi ukvarja s prihodnostjo avtomobilske tehnike, vsak dan leti letalo iz Gradca v Stuttgart, kjer je drug industrijski center ...
