Ing.
Elektrochemické akumulátory
Elektrochemické akumulátory akumu-
látorové baterie akumulují energii formě
chemické energie. Schéma olověného akumulátoru na
obr.
Ing. Na
kladné elektrodě nastává reakce:
**VZOREC1**
2
442 SO2HSOH
**VZOREC2**
2ePbPb 2
**VZOREC3**
2ePbSOSOPb 4
2
4
**VZOREC4**
OHPbSO2eSOH2HPbO 24422
**VZOREC5**
424422 PbSOOH2PbSOPbSOH2PbO
**VZOREC6**
J345
2
1 2
CUW
**VZOREC7**
hmgWp
**VZOREC8**
2eOHOH 2
2
2
**VZOREC9**
2
2 O2eO
2
1
**VZOREC10**
O2HO2H 222
**VZOREC11**
2
2
1
JEk
**VZOREC12**
2
2
1
LIW
→ PbSO4 2H2O
a dva volné elektrony přijmou z elek-
trody. obr. Nabíječky akumulátorů běžně
existují a používají malých jednodu-
chých s výkony několik wattů vel-
ké, řízené počítačem senzory teplo-
ty s výkony několik kilowattů kontrolující
stav nabití i mnoho dalších parametrů., Poulek Solar, o. Vždy jedná o její přeměnu jinou for-
mu, které může být efektivněji uskladněna
a v případě potřeby znovu přeměněna ener-
gii elektrickou (či podle potřeby i jinou). V tomto
článku autoři přinášejí přehled několika nejdů-
ležitějších způsobů akumulace energie. Celkovou reakci lze tedy vyjádřit
rovnicí:
**VZOREC1**
2
442 SO2HSOH
**VZOREC2**
2ePbPb 2
**VZOREC3**
2ePbSOSOPb 4
2
4
**VZOREC4**
OHPbSO2eSOH2HPbO 24422
**VZOREC5**
424422 PbSOOH2PbSOPbSOH2PbO
**VZOREC6**
J345
2
1 2
CUW
**VZOREC7**
hmgWp
**VZOREC8**
2eOHOH 2
2
2
**VZOREC9**
2
2 O2eO
2
1
**VZOREC10**
O2HO2H 222
**VZOREC11**
2
2
1
JEk
**VZOREC12**
2
2
1
LIW
**VZOREC1**
2
442 SO2HSOH
**VZOREC2**
2ePbPb 2
**VZOREC3**
2ePbSOSOPb 4
2
4
**VZOREC4**
OHPbSO2eSOH2HPbO 24422
**VZOREC5**
424422 PbSOOH2PbSOPbSOH2PbO
**VZOREC6**
J345
2
1 2
CUW
**VZOREC7**
hmgWp
**VZOREC8**
2eOHOH 2
2
2
**VZOREC9**
2
2 O2eO
2
1
**VZOREC10**
O2HO2H 222
**VZOREC11**
2
2
1
JEk
**VZOREC12**
21
LIW
Na obou elektrodách vzniká síran olov-
natý. v [1]., ČZU Praha,
Ing. Na
trhu jsou dostupné akumulátory s kapaci-
tou 10 000 A·h s možností 1 200 na-
bíjecích cyklů.ELEKTRO 2/2011
Akumulace elektrické energie
Úvod
Akumulace energie důležitou součás-
tí problematiky nejen obnovitelných zdrojů
energie (OZE). Elektrolytem zředěná kyselina sí-
rová, která v roztoku disociuje kladné vo-
díkové ionty a záporné síranové ionty. Ještě
potřebnější akumulace energie v oblasti
ostrovních systémů (systémů nepřipojených
k elektrorozvodné síti), neboť zde rozho-
dujícím faktorem efektivita celého systému. Jejich výhodou dob-
ře zvládnutá technologie výroby, operativní
použití kdekoliv, možnost mnohonásobného
opětovného nabíjení a relativně nízká cena. 2 jsou akumulátory
určené pro ostrovní fotovoltaické systémy
na výstavě v Miláně roku 2007. Během
nabíjení nabíjecím proudem z jiného zdroje
se dodávaná elektrická energie mění che-
mickou energii a během vybíjení akumu-
lovaná chemická energie opět mění elek-
trickou energii dodávanou elektrického
obvodu, kterého akumulátor zapojen. Uhelná elektrárna najíždí plný výkon
až půl dne, jaderná elektrárna několik týdnů.
Kromě olověných akumulátorů jsou zná-
my např. 1, elektromotorické napětí jednoho na-
bitého článku olověného akumulátoru při-
bližně Například v automobilové
baterii U = V pro osobní vozy sériově
zapojeno šest takových článků. Vladislav Poulek, CSc. Částečně tyto výkyvy mohou vyrovnávat
vodní elektrárny připravované „inteligent-
ní rozvodné sítě“, ale vždy nemusí stačit. Jan Mareš, prof. Rovněž poměr aku-
mulované energie hmotnosti akumulátoru
činí tento způsob akumulace málo efektivní.
Nevýhodou samovybíjení a citlivost hlu-
boké vybíjení, při kterém nastávají nevratné
změny elektrodách s následkem snižová-
ní kapacity akumulátoru. Toto
probíhá podle rovnic:**VZOREC1**
2
442 SO2HSOH
**VZOREC2**
2ePbPb 2
**VZOREC3**
2ePbSOSOPb 4
2
4
**VZOREC4**
OHPbSO2eSOH2HPbO 24422
**VZOREC5**
424422 PbSOOH2PbSOPbSOH2PbO
**VZOREC6**
J345
2
1 2
CUW
**VZOREC7**
hmgWp
**VZOREC8**
2eOHOH 2
2
2
**VZOREC9**
2
2 O2eO
2
1
**VZOREC10**
O2HO2H 222
**VZOREC11**
2
2
1
JEk
**VZOREC12**
2
2
1
LIW
**VZOREC1**
2
442 SO2HSOH
**VZOREC2**
2ePbPb 2
**VZOREC3**
2ePbSOSOPb 4
2
4
**VZOREC4**
OHPbSO2eSOH2HPbO 24422
**VZOREC5**
424422 PbSOOH2PbSOPbSOH2PbO
**VZOREC6**
J345
2
1 2
CUW
**VZOREC7**
hmgWp
**VZOREC8**
2eOHOH 2
2
2
**VZOREC9**
2
2 O2eO
2
1
**VZOREC10**
O2HO2H 222
**VZOREC11**
2
2
1
JEk
**VZOREC12**
2
2
1
LIW
Během vybíjení nastává záporné elektro-
dě reakce:
**VZOREC1**
2
442 SO2HSOH
**VZOREC2**
2ePbPb 2
**VZOREC3**
2ePbSOSOPb 4
2
4
**VZOREC4**
OHPbSO2eSOH2HPbO 24422
**VZOREC5**
424422 PbSOOH2PbSOPbSOH2PbO
**VZOREC6**
J345
2
1 2
CUW
**VZOREC7**
hmgWp
**VZOREC8**
2eOHOH 2
2
2
**VZOREC9**
2
2 O2eO
2
1
**VZOREC10**
O2HO2H 222
**VZOREC11**
2
2
1
JEk
**VZOREC12**
2
2
1
LIW
a dva volné elektrony předají elektrodě.
Vybitý akumulátor nabíjí tak, re-
akční produkty převedou elektrickým
proudem opět původní reaktanty. Akumulátory určené pro ostrovní foto-
voltaické systémy
Obr. Tyto
způsoby akumulace liší především oblastí
výkonů, při kterých jednotlivé akumulační sys-
témy pracují, účinností, dobou, kterou jsou
schopny udržet akumulovanou energii s při-
jatelnými ztrátami, životností apod. Martin Libra, CSc. Podrob-
nější popis elektrochemických akumuláto-
rů např. Nevýhodou velkých elektrá-
ren velmi omezená možnost regulace výko-
nu.
Obr. Jejich princip je
analogický. Většina akumulátorů
je schopna opětovného nabití stovkách až
tisících cyklů. Kladná elektro-
da anodou během vybíjení a katodou bě-
hem nabíjení.
Nevýhodou využívání solární větrné ener-
gie nerovnoměrnost slunečního svitu a vě-
tru.
Existuje mnoho způsobů akumulace ener-
gie.
Záporná elektroda katodou během vybí-
jení a anodou během nabíjení. Schéma olověného akumulátoru
vybitý akumulátor
Pb
nabíjení akumulátoru
směr proudu
vybíjení akumulátoru
směr proudu
H+
H+
SO
2–
4
SO
2–
4
H+
H+
PbSO4 2H2O PbO2 2H+
+ H2SO4 2e–
PbSO4 PbSO4 PbSO4 2e–
→ SO
2–
4
PbO2 2H+
+ H2SO4 2e–
→ PbSO4 2H2O
Pb SO
2–
→ PbSO4 +2e–
4
. akumulátory Ni-MH, Li-ion Li-
pol, Ni-Cd, Ni-Zn, Ag-Zn. Při vybíjení zde redukován
reaktant a volné elektrony reaktant přijímá
z kladné elektrody.
Elektrické napětí elektrochemických článků
se pohybuje podle typu akumulátorů v hod-
notách 1,1 Pro technické účely se
proto běžně využívají akumulátory sestave-
né sériově baterií. Při vybíje-
ní zde reaktant oxiduje a volné elektrony
předává záporné elektrodě. Jako příklad lze uvést nejběž-
nější olověný akumulátor s olověnými elek-
trodami.
Proto v době přebytku energie třeba aku-
mulovat pro pozdější využití v době jejího ne-
dostatku, a tak vyrovnávat rozdíly mezi špič-
kovým a mimošpičkovým odběrem a vykrý-
vat energetické špičky v distribuční síti
