Miért hibásodnak meg az elemek? zseni
Valószínűleg otthonról tudja ezt - az elemeket és az újratölthető elemeket rendszeresen kell tölteni vagy cserélni, mert csak egy bizonyos ideig működnek. A mobiltelefon akkumulátorához hasonlóan az elektromos autók akkumulátorai is egyre gyengülnek az idő múlásával, míg végül ki kell cserélni őket. Miért van ez, és mi történik az elemekkel, amikor már nem használhatók? Genius elmagyarázza neked.
Sokféle elem és akkumulátor létezik, és mindannyian azért vannak, hogy elektromos eszközöket biztosítsanak és működőképessé tegyék őket. De mi a különbség az elemek és az akkumulátorok között? Egyszerűen: az akkumulátort az akkumulátorral ellentétben nem lehet feltölteni. Ezt például az ébresztőórájából vagy a számológépéből tudja. Ha az akkumulátor lemerült, akkor azt meg kell semmisítenie. A mobiltelefon vagy a digitális fényképezőgép akkumulátora azonban mindig feltölthető. Gyakorlatilag újratölthető akkumulátor. De még ez sem tart örökké: idővel egyre gyakrabban kell tölteni, amíg végül túl gyengévé válik a készülék számára. Ezután az akkumulátort is meg kell semmisíteni - vagy?
Környezetbarát
Mindenesetre egy dolog biztos: Mivel nem kell azonnal eldobnia az elemeket, de mindig újratöltheti őket, ezek valamivel környezetbarátabbak, mint az elemek. Csak nem termelnek annyi szemetet. De még elemekkel is vannak előnyei és hátrányai. Ennek magyarázatához tegyünk egy kis kirándulást a kémiába.
Vannak nikkel-kadmium elemek, nikkel-fém-hidrid elemek, lítium-ion akkumulátorok és lítium-ion polimer elemek. Ez nagyon bonyolultnak hangzik, de ezek a típusok gyorsan két különböző csoportra oszthatók. A két nikkel típusú akkumulátorváltozat nagyon gyorsan lemerül, ami azt jelenti, hogy ha feltölti és egyszerűen használaton kívül hagyja, akkor a következő használatkor az akkumulátor részben lemerül. A lítium-ion akkumulátorok is lemerülnek, de nem olyan gyorsan. További előnye, hogy az elemek ugyanolyan nagyok, mint a nikkel elemek, és így is több energiát tudnak tárolni. Hosszabb az élettartamuk is. Ez néhány oka annak, hogy a lítium-ion akkumulátorokat széles körben használják. Ilyen akkumulátorokat találhat például mobiltelefonokban és laptopokban, de egy elektromos jármű akkumulátora is úgy működik, mint egy lítium-ion akkumulátor.
Öregedés oxidáció útján
A lítium-ion akkumulátor sok cellából áll, amelyek mindegyike pozitív és negatív elektródból áll. A töltési folyamat során az ionok a pozitívból a negatív elektródába vándorolnak, és ott tárolódnak. Ez fordítva van a kisüléssel. Idővel azonban a cellában lévő két elektróda oxidálódik. Ez azt jelenti, hogy elektronokat adnak ki. Ennek az a következménye, hogy már nem képesek tárolni a lítiumionokat. Az akkumulátor töltése és kisütése egyre kevésbé működik.
Most valószínűleg azt kérdezi magától: Miért oxidálódnak egyáltalán a cellák elektródái? Ez elsősorban az akkumulátor hőmérsékletétől és töltöttségi szintjétől függ. Például, ha az akkumulátort nagyon meleg környezetben tárolják és teljesen fel is töltik, akkor nagyon gyorsan elöregszik.
Az elektromos autó akkumulátorának második élettartama
A Daimler AG elektromos autóinak lítium-ion akkumulátorainak élettartama körülbelül tíz év. Akkor ki kell cserélni őket, mert az autók hatótávolsága már nem elegendő. Tehát valóban olyan környezetbarátak-e az elektromos autók, ha az akkumulátorokat tízévente el kell dobni?
A Daimler AG szeretné, ha egy ilyen akkumulátor életciklusa akkor még nem zárul le. Éppen ezért az autógyártó 1000 intelligens elektromos jármű akkumulátorát egyesítette egy nagyteljesítményű tárolóegység kialakításával. A helyhez kötött energiatárolóhoz hasonlóan ennek is tárolnia kell például a nap- vagy szélenergiát, majd elérhetővé kell tennie, amikor erre az energiára van szükség.
Az elektromos autók akkumulátorait nemcsak további tíz évig használják, az energiaszolgáltatók egy másik nagy problémát is megoldhatnak. Jelenleg villamos energiánk a környezetre káros erőművekből származik. A hosszú távú cél tehát a megújuló energiákra való áttérés, vagyis a szélturbinákból származó energia vagy a napelemekből származó energia. Nem támaszkodhat azonban erre az energiára, mert a nap nem mindig süt ott, ahol az embereknek villamos energiára van szüksége, és a szél sem fúj mindig ott. Ezért rendelkeznie kell úgynevezett elsődleges tartalékokkal. Ezek olyan energiatárolók, amelyek villamosenergia-hiány esetén azonnal felhasználhatók. A nagy számú régi elektromos akkumulátorból álló energiatároló rendszer képes tárolni a nap és a szél felesleges energiáját, és ilyen esetekben használható.
A Daimler AG villamosenergia-tárolórendszere idén a német energiaszolgáltatóknál üzembe áll és teljesen automatikusan működik. Tíz év után erre már nem alkalmasak az elemek. Ezután újrahasznosítják és felhasználják az új akkumulátorok építését elektromos autók számára.