Výrobu unikátních li-ion akumulátorů HE3DA, vyvinutých v Česku, rozjela v Horní Suché u Havířova společnost Magna Energy Storage. Podle jejího šéfa Václava Binara a Jana Drahoty z partnerské firmy Battery Corporation v tomto ohledu Evropa zaspala. Potřebuje se tedy nyní zbavit závislosti na asijských firmách a zvýšit v technologiích ukládání energie svoji soběstačnost.
Z a vynálezem technologie stojí český vědec Jan Procházka, chemik a odborník na baterie. Už v roce 2008 přišel s přelomovou myšlenkou skladování energie v násobně silnějších vrstvách, než jakými jsou tvořeny běžné tenkostěnné lithium-iontové baterie. Založil proto v pražských Letňanech společnost HE3DA (High Energy 3D Accumulator), která funguje jako výzkumné a vývojové pracoviště.
Jan Procházka od počátku předpokládal, že ukládání elektrické energie čeká rozmach, a to nejen v automobilové dopravě, ale především v energetice samotné kvůli potřebě snižování závislosti na fosilních palivech a redukci nákladů na fungování energetických sítí. Zaměřil se proto na bezpečnost a jednoduchost velkokapacitních článků. Použitím nanomateriálů v nosných směsích NMC (nikl-mangan-kobalt) a uhlíku se mu podařilo vytvořit první prototypy těchto baterií, jež postupně vylepšoval.
„Tajemství spočívá v přípravě materiálu nosných směsí na elektrodách. Chemicky se jedná o stejné složení, jaké využívají tenkostěnné li-ion baterie. V HE3DA bateriích jsou ale tyto vstupní materiály nanotechnologicky upraveny tak, že je následně možné nabít mnohem tlustší vrstvu těchto nosných směsí, a tím vytvořit velkokapacitní články,“ říká Václav Binar.
Prototypy a produkce
V roce 2016 vznikla v Letňanech první prototypová výrobní linka a v následujícím roce byl položen základní kámen továrny Magna Energy Storage v Horní Suché na Havířovsku. Ta byla následně financována ryze českými investory, které sdružovala společnost Battery Unite. Později se do akcionářské struktury přidala i společnost Battery Corporation. Celkově se do projektu Magna Energy Storage doposud zapojily stovky českých investorů, od nichž se podařilo vybrat přes 1,5 miliardy korun.
V letošním roce se v továrně již podařilo zahájit ustálenou sériovou výrobu na velkokapacitní lince, přičemž výroba se každý měsíc zvyšuje. Dosavadní budova přitom pojme další linky o celkové kapacitě zhruba 1,2 GWh ročně. Cílem je do konce desetiletí vystavit továrny na tyto baterie o celkové výrobní kapacitě 30 GWh/r, a to v několika destinacích. Již nyní má továrna v rámci Evropské unie investiční pobídky na stavbu dalších dvou závodů. Potenciál trhu v oblasti ukládání energie je obrovský, a díky zahájení výroby se tak očekává přísun dalšího investičního kapitálu.
Velká část dosavadní produkce baterií putovala podle Jana Drahoty na nejrůznější testy, jako jsou TUV či Intertec, které jich spotřebují obrovské množství: „Proto bylo baterie ze sériové výroby zatím možné umisťovat na trh jen ve velmi omezeném množství. Díky certifikátům z těchto testů však máme možnost vstupovat do mnoha projektů podporovaných Evropskou unií.“
Technologické pozadí
Současné běžné a rozšířené tenkostěnné baterie li-ion nemohou mít větší kapacitu na úrovni samostatného článku, protože nedokáží odvést ze svého vnitřku teplo vznikající při jejich nabíjení či vybíjení. Pokud u nich dojde ke zkratu, například kvůli přehřátí, baterie může vzplanout a s ní se zpravidla vznítí i zbytek celého úložiště. Proto nejsou tyto malé články vhodné pro velká úložiště.
„Například naše baterie HE3DA Robusta mají kapacitu 1,3 kWh, a nahrazují tak 130 klasických článků. U velkých úložišť to znamená řádové snížení složitosti, a to včetně související elektroniky. Místo použití asi 300 000 komponent u 1MWh úložiště můžeme stejnou kapacitu postavit z méně než 2000 součástek. A je to právě elektronika, která úložiště prodražuje, dělá ho složitějším a náročnějším na provoz,“ popisuje Václav Binar.
Platforma HE3DA baterií nepoužívá žádná organická lepidla ani jiná pojiva, a článek je tak po dosloužení plně recyklovatelný. Místo standardního plastového separátoru používá HE3DA nehořlavý keramický separátor, jenž při nabíjení a vybíjení klade mnohem nižší odpor při průchodu iontů. HE3DA absolvovala kromě několika testů také cvičení s hasiči pro demonstraci své bezpečnosti. Vrcholem je přitom nedávno získaný transportní certifikát od společnosti TUV, díky němuž mohou být HE3DA baterie přepravovány například v letadlech, a to bez jakýchkoliv doplňujících ochranných opatření. To u jiných lithiových baterii není možné.
Projekty a uplatnění
Ve světle posledních událostí je zřejmé, že baterie se stanou strategickým produktem zajišťujícím soběstačnost, ekonomiku a udržitelnost na úrovni domů, firem, obcí i států. „S růstem cen energií se výrazně zkracuje doba návratnosti při investici do bateriového úložiště. Současně si firmy, obce i jednotlivci mnohem víc uvědomují, že být díky vlastnímu úložišti zcela či částečně nezávislý jim kromě ekonomických dopadů dává i řadu dalších benefitů,“ poukazuje Jan Drahota.
„Továrnu Magna Energy Storage jsem osobně navštívil a viděl ji v provozu. Z prohlídky jsem měl velmi dobrý dojem. Vnímám, jak zásadní roli může továrna mít nejen pro Českou republiku, ale i pro celou Evropu s ohledem na aktuální dění v energetice. Protože chceme být mezi prvními, kdo tuto novou technologii zavede v reálném provozu, připravujeme ve spolupráci s továrnou a společností Battery Corporation pilotní projekty s bateriemi HE3DA v mnoha oblastech dopravního sektoru,“ říká poslanec Martin Kolovratník.
Evropa se podle Václava Binara potřebuje zbavit závislosti na asijském trhu a dobudovat si vlastní výrobní kapacity, kterých potřebuje zhruba 500 GWh ročně: „Evropa zaspala. Továrny postavily firmy LG a Samsung, jež dodávají baterie do automobilového průmyslu. Veškeré další továrny, které se stavějí v Evropě, jsou založeny na asijských technologiích firem LG, Samsung a Panasonic. Proto se v této době energetické krize ukazuje, jak nesmírně prozíravé bylo rozhodnutí postavit továrnu na baterie pro energetiku, navíc založené na vlastní technologii. Koncovými výrobky továrny jsou především velkokapacitní bateriová úložiště, jež se mohou využívat jako záložní zdroje objektů, doplnění zdrojů obnovitelných energií či třeba sdružená úložiště pro rezidenční čtvrti nebo stanice pro rychlé dobíjení elektromobilů. První velké projekty máme připravené na dobíjecí stanice pro elektromobily; v jedné evropské metropoli připravujeme například dobíjecí stanice pro taxi a to vytíží naši výrobní kapacitu na tři až čtyři měsíce. Otevíráme také segment domácích úložišť,“ přibližuje Václav Binar s tím, že v současné době jsou prioritou velcí zákazníci.
