Český start-up vyvíjí cenově dostupnou setrvačníkovou baterii

Jan Plomer se stal před několika lety autorem mezinárodního patentu na originální hybridní pohon. Nyní vyvíjí cenově dostupnou setrvačníkovou baterii. V říjnu 2016 se s nynějším kolegou Ing. Martinem Šolcem dohodl, že společně zkusí nějakou setrvačníkovou baterii postavit. V první fázi to nicméně oba brali spíš jen jako konstruktérské zpestření jiných činností, k získání základních praktických zkušeností a ověření nějakých teorií, to vše s velmi omezeným rozpočtem.

Kolik lidí na projektu pracuje?

Jan Plomer (J.P.): Základní tým je dvoučlený, já a Martin Šolc. Jsme spoluautoři detailní konstrukce setrvačníkové baterie. Do projektu je ale ve skutečnosti zapojeno více lidí. Např. při stavbě prvního prototypu nám velmi pomohl Ing. Jiří First z Dopravní fakulty ČVUT a snažíme se do tohoto projektu zapojovat i studenty z této fakulty v rámci diplomových a bakalářských prací.

Jako zcela zásadní pro tento projekt vnímám také úzkou spolupráci s pražskou firmou Advanced Engineering. Jednak mohu využívat optimalizační software solidThinking Inspire pro návrh mechanických dílů (tedy např. u rotoru optimalizovat tvar a pevnost na základě působení odstředivých sil při rotaci), velmi přínosná je pro mě ale i možnost konzultovat tuto problematiku optimálního dimenzování dílů s jejich odborníky. Mimochodem, mezi jejich zákazníky patřily v minulosti nebo stále patří i renomované automobilky jako Ferrari, Maserati nebo Porsche.

Zapojení dalších odborníků do projektu ve správný čas je nezbytné pro to, abychom byli úspěšní. Bylo by ode mě naivní, pokud bych si myslel, že zvládnu tento vývoj po odborné stránce sám. Je to tedy hodně i o samotné koordinaci projektu a efektivní spolupráci.

Máme ještě jednu výhodu – v letošním roce nejsme nikdo z nás existenčně závislí na výsledku tohoto vývoje a nutnosti rychlé návratnosti vložené investice. Díky tomu nejsme pod takovým tlakem a dává nám to potřebný prostor a optimální podmínky pro samotný vývoj.

V čem jsou hlavní výhody setrvačníkové baterie? Energetická hustota je například výrazně nižší než u jiných typů baterií.

J.P.: Při akumulaci energie je třeba nejdříve rozlišit tu část energie, kterou je třeba akumulovat dlouhodobě od té, kterou stačí akumulovat krátkodobě. Dále je důležitým parametrem počet vybíjecích cyklů během životnosti akumulátoru (pro konec životnosti Li-Ion akumulátoru se obvykle považuje 80 % původní kapacity), vliv klimatických podmínek, citlivost na působení vibrací, vnějších sil apod.

Setrvačníková baterie, kterou mimochodem využívaly už v polovině 20. století tzv. gyrobusy ve Švýcarsku, by právě mohla najít uplatnění tam, kde jsou vyžadovány velké počty vybíjecích cyklů, vysoký měrný výkon a tam, kde nevadí nízká energetická hustota.

Jako rozhodující pro případné uplatnění na trhu tedy s velkou pravděpodobností budou samotné výrobní náklady setrvačníkové baterie. Od začátku se toto snažíme zohledňovat, vč. např. možnosti ovlivnit v jedné setrvačníkové baterii (v jednom modulu) nezávisle výkon a kapacitu.

Požadované celkové parametry se pak dosáhnou vhodnou sestavou několika malých setrvačníkových baterií. To má pozitivní vliv i na bezpečnost, v případě destrukce jedné setrvačníkové baterie v ní není uloženo tolik energie.

Jak je to s bezpečností setrvačníkové baterie?

J.P.: Největším rizikem je vysokootáčkový rotor, který musí být odpovídajícím způsobem pevnostně dimenzován vč. jeho uložení. A dále tzv. gyroskopický moment, který je nebezpečný v případě, že se nejedná o stacionární aplikaci. Naštěstí existují způsoby, jak tento gyroskopický moment v sestavě několika menších setrvačníkových baterií eliminovat.

V jaké fázi je momentálně vývoj tvé setrvačníkové baterie a co plánujete na letošní rok?

J.P.: Máme postavený 1. prototyp a aktuálně optimalizujeme konstrukci 2. vývojové varianty setrvačníkové baterie v 3D softwaru, která se už bude více blížit k tomu, co by mohlo být v budoucnu uplatnitelné na trhu.

Velké změny budou na rotoru, který bude mít nejen vyšší měrný moment setrvačnosti vůči vlastní hmotnosti, ale zároveň bude pevnostně optimalizovaný pro vyšší maximální otáčky. Dále potřebujeme mimo jiné vyřešit snížení vnitřních ztrát a tedy zvýšení účinnosti setrvačníkové baterie.

Výzvou je i eliminace gyroskopického momentu, nezbytnou pro aplikace v mobilitě, kde by např. u elektromobilů kromě krátkodobé akumulace rekuperované energie ve městech mohla setrvačníková baterie najít uplatnění i při stabilizaci toku energie a omezení proudových špiček u trakčních akumulátorů, které jsou určené pro dlouhodobou akumulaci energie. Do konce roku 2017 plánujeme uskutečnit potřebné dlouhodobější testy a odladit „dětské nemoci“.

Máte už vytipované nějaké zájemce o tuto technologii?

J.P.: Samozřejmě o tom přemýšlíme, ale zatím nemáme nic konkrétního. Na podzim 2014 jsem v rámci Dne Inovací Škoda Auto, pořádaného společně s Česko-německou obchodní a průmyslovou komorou, prezentoval patent hybridního pohonu a představil i koncept krátkodobé akumulace energie v setrvačníku. To byla ale jen čistá teorie, a pokud chceme být úspěšní, musíme mít nejdřív funkční prototyp. Předpokládám, že jednání s případnými investory začne být aktuální až v druhé polovině roku 2017.

Je možné setrvačníkové baterie využít i jako úložiště v energetice?

J.P.: Možností uplatnění setrvačníkových baterií je rozhodně víc a není to jen oblast dopravy. Obecně je to všude, kde je výhodné krátkodobě (v řádu desítek vteřin až několika minut) akumulovat energii. Mohou to být třeba i tzv. chytré domácnosti, záložní krátkodobý zdroj energie, stabilizace napětí elektrické sítě apod.

Máte nějaké další dlouhodobější plány kromě vývoje setrvačníkové baterie?

J.P.: Chtěl bych postupně vytvořit zázemí a vhodné prostředí pro další inovativní vývojové projekty a umožnit tím realizaci nápadů dalších autorů, které mají potenciál a které člověk nedokáže realizovat sám. Oproti velkým korporátním společnostem je vývoj v takovém prostředí mnohem rychlejší a levnější, od samotného začátku až k funkčnímu prototypu.

Stejně tak lze mnohem rychleji vyhodnotit, zda má daný nápad či koncept šanci na uplatnění nebo ne. Díky inovativním materiálům, optimalizačním softwarům a např. i aditivní výrobě 3D tiskem kovů a kompozitů se otevírají nové možnosti i v oblasti strojírenství a mechanické konstrukci.

Zdroj:www.hybrid.cz

autor:
Jan Horčík

dotazovaný:
Jan Plomer,

Přidáno
31.03.2017

#
Má smysl zavádět ekologickou dopravu ve městech?
Ano      52375 / 78.46%
Ne      14379 / 21.54%
Celkem hlasů: 66754