Zmagania bez gniazdka

Efektywność działania akumulatorów jest przedmiotem zainteresowania całej branży elektronicznej. Od kilku lat można wprawdzie zaobserwować stały postęp, ale przełomu na razie nie widać.

Efektywność działania akumulatorów jest przedmiotem zainteresowania całej branży elektronicznej. Od kilku lat można wprawdzie zaobserwować stały postęp, ale przełomu na razie nie widać.

Zmagania bez gniazdka

Postęp technologiczny w dziedzinie wydajności akumulatorów wciąż nie nadąża za oczekiwaniami, a oprócz tego często jest "tłumiony" przez bogatsze wyposażenie pochłaniające coraz więcej energii. Nic zatem dziwnego, że użytkownicy nie odczuwają, by czas autonomicznego działania urządzeń przenośnych - telefonów komórkowych, palmtopów, notebooków - ulegał zasadniczemu wydłużeniu. Na razie nie widać możliwości zmiany tej sytuacji, ale nie oznacza to stagnacji.

Nowe pomysły na bardziej efektywne zasilanie wciąż się pojawiają. Niektóre z nich przeszły już z kolorowych prezentacji do świata rzeczywistego i są dostępne w sklepach. Wysiłki badawcze producentów koncentrują się z jednej strony na ulepszaniu znanych technologii, takich jak akumulatory litowo-jonowe, ale z drugiej wiele firm próbuje też znaleźć inne bardziej przełomowe rozwiązania. Najbardziej nagłośnione z nich, ale wciąż pozostające w fazie prototypowej, to ogniwa paliwowe (fuel cells). Kolejne pomysły czekają na weryfikację praktyczną.

Powolne ulepszanie

Zmagania bez gniazdka

Ogniwa metanolowe Toshiby - wciąż niespełnione nadzieje pod względem efektywności energetycznej.

Od momentu wprowadzenia na rynek przez Sony akumulatorów litowo-jonowych, co miało miejsce 10 lat temu, ich pojemność wzrasta w tempie ok. 9% rocznie. Największe baterie tego rodzaju mają pojemność ok. 2,6 Ah (amperogodzin). Ric Fulop - współzałożyciel firmy A123 Systems specjalizującej się w opracowywaniu akumulatorów dużej mocy i współfinansowanej m.in. przez Qualcomm i Motorolę - twierdzi, że wciąż możliwa jest dalsza poprawa parametrów technologii litowo-jonowej. Dowodem na to jest technologia opracowana właśnie przez Matsushita Battery Industrial wspólnie z Intelem, umożliwiająca budowanie akumulatorów o pojemności 2,9 Ah. Taki akumulator jest w stanie zapewnić notebookowi nawet do 8 godzin autonomicznej pracy! Komercyjne akumulatory oparte na tej technologii pojawią się na rynku w kwietniu 2006 r.

Producenci ulepszają jednak nie tylko pojemność energetyczną, ale również inne ważne dla użytkownika parametry, jak choćby czas niezbędny do naładowania akumulatora. Toshiba zaprezentowała ostatnio prototypy akumulatorów, które umożliwiają naładowanie 80% całkowitej pojemności w czasie ok. jednej minuty. Jest to wynik imponujący - typowe akumulatory litowo-jonowe ładują się w tempie 2-3% całkowitej pojemności na minutę. Z kolei w laboratoriach NEC opracowano konstrukcję elastycznych akumulatorów o grubości poniżej 1 mm, które można w 80% doładować w czasie krótszym niż 30 s. Wykorzystują one przyjazną dla środowiska technologię, określaną przez NEC jako "organic radical battery" rozwijaną przez NEC od ok. 5 lat.

Zmagania bez gniazdka

Akumulator NEC można naładować w 80% w ciągu 30 sekund. Technologie tego rodzaju dają nadzieję na produkcję długowiecznych metek RFID

NEC zaprezentował działające prototypy akumulatorów mające wymiary 4 cm2 i zapewniające 20-minutowy czas świecenia wbudowanej diody LED. Ich przewidywanym zastosowaniem jest zasilanie aktywnych kart RFID - w ich wypadku pojemność akumulatorów umożliwia nieprzerwaną pracę przez kilkanaście tygodni, zanim niezbędne staje się ponowne naładowanie. W porównaniu do najpopularniejszych obecnie pasywnych metek RFID, karty aktywne umożliwiają znaczne zwiększenie odległości między kartą i czytnikiem, co poszerza zakres zastosowań i ich parametry ekonomiczne.

Wcześniej NEC zaprezentował też większe modele tego typu akumulatorów (55 x 43 x 4 mm, waga - 20 g), które mogą znaleźć zastosowanie w awaryjnym zasilaniu komputerów - w wypadku zaniku napięcia pozwalają one na 15-sekundowe podtrzymanie pracy PC, co może pozwolić na zapisanie danych i zamknięcie ważnych aplikacji. Na razie NEC nie ujawnia planów, kiedy mogą się pojawić komercyjne wersje tego typu akumulatorów.

Niespełnione nadzieje

Od kilku już lat najbardziej reklamowaną i obiecującą technologią są ogniwa paliwowe, które wykorzystują reakcję metanolu, wody i powietrza do wytwarzania energii elektrycznej. Ich zaletą jest względnie duża wydajność, wykorzystanie tanich i łatwo dostępnych materiałów oraz mniejsza niż w przypadku innych współczesnych technologii szkodliwość dla środowiska naturalnego.

Zmagania bez gniazdka

Superpłaski, organiczny akumulator firmy NEC to obietnica ekologicznego przełomu bez rezygnacji z wysokiej efektywności..

Na początku 2005 r. Toshiba i NEC zaprezentowały prototypy ogniw DMFC (Direct Methanol Fuel Cells) o mocy 20 W, które mogą zasilać urządzenia przenośne przez ok. 10 godzin. Dla małych urządzeń przenośnych 20 W to aż nadto, ale dla to wciąż za mało, dlatego inne firmy, m.in. Lenovo i Sanyo Electric, opracowują rozwiązania hybrydowe, w których komputer przenośny jest zasilany przez standardowy akumulator litowo-jonowy i doładowywany przez dodatkowe ogniwo paliwowe DMFC o mocy 12 W. Tego typu rozwiązania będą najprawdopodobniej pierwszym zastosowaniem ogniw paliwowych.

Dodatkową zaletą technologii DMFC jest względnie wysoka trwałość generatorów prądu, która już obecnie sięga ok. 5 tys. godzin. Dla porównania, pojemność typowego akumulatora litowo-jonowego w czasie 1-2 lat użytkowania spada stopniowo do 80%, a następnie pojawia się efekt prawie skokowego pogarszania parametrów, co powoduje konieczność jego wymiany.

Mówiąc o ogniwach paliwowych, trzeba mieć świadomość, że nie wszystkie konstrukcje wykorzystują metanol. Japoński NTT chce w miejsce metanolu wykorzystać wodór z racji tego, że umożliwia on uzyskanie znacznie wyższej gęstości energii, tzn. większej pojemności energetycznej przy mniejszych wymiarach ogniwa. Według NTT, moc uzyskiwana z 1 cm2 powierzchni akumulatora wynosi w przypadku prototypowych ogniw wodorowych ok. 200 mW, a zatem więcej niż najlepsze akumulatory litowo-jonowe (do 160 mW). Ogniwa DMFC osiągają z tej samej powierzchni zaledwie 70 mW.

Technologię wodorową rozwija też Canon. Jego prototypowe ogniwa wodorowe mają parametry podobne do typowych akumulatorów litowo-jonowych, wykorzystywanych do zasilania cyfrowych aparatów fotograficznych. Jak deklarują przedstawiciele tej firmy, ich celem jest jednak wprowadzenie na rynek dopiero ogniw o 3-, 5-krotnie wyższej pojemności. Jak widać, ogniwa paliwowe wciąż jedynie dobrze się zapowiadają, ale do komercyjnego sukcesu jeszcze im daleko - nie należy oczekiwać, że pojawią się na rynku w najbliższych miesiącach.

Zmagania bez gniazdka

SANYO proponuje udoskonaloną technologię niklowo-wodorkową; akumulatory ENELOP umożliwiają ładowanie do 1 tys. razy i niską upływność energii w czasie.

Dużą potencjalną barierą ich popularyzacji może być brak standardów w dziedzinie nowych technologii akumulatorowych. Praktycznie wszyscy producenci opracowują własne rozwiązania ogniw o różnej pojemności, wymiarach i mocy, co na pewno utrudni ich popularyzację i zwiększy koszty ich użytkowania. Wiadomo, że trwają wstępne rozmowy na temat standaryzacji parametrów dla pojemników na metanol i wodór, ale nie wiadomo, czy zakończą się one powodzeniem.

Problemem rzadko dostrzeganym, ale w praktyce niemożliwym do pominięcia, są wymagania i przepisy prawne dotyczące bezpieczeństwa. Ponieważ metanol jest płynem łatwopalnym, a wodór gazem o dużej sile wybuchowej i w stanie ciekłym, musi być przechowywany pod dużym ciśnieniem, nie tylko uruchamianie, ale nawet przewożenie notebooka z ogniwami DMFC lub wodorowymi wiąże się z dużym ryzykiem. To, że ich wykorzystywanie w samolocie jest obecnie kategorycznie zabronione, nie dziwi, ale podobne wyzwania są związane z ich magazynowaniem i sprzedażą w sklepach.

Organizacja IATA (International Air Transport Association) przygotowuje zmiany tych przepisów umożliwiające korzystanie z ogniw DMFC na pokładach samolotów, ale wszystko wskazuje na to, że zostaną one opublikowane najwcześniej w 2007 r. Ogniwa paliwowe znajdą praktyczne zastosowania już w najbliższym czasie, ale tylko w zastosowaniach, dla których korzyści są ewidentne, zaś przepisy mniej krępujące, np. w przemyśle, wojsku lub policji.

Nie tylko obietnice

Zmagania bez gniazdka

CANON sugeruje, że ogniwa paliwowe nie muszą być małe, aby były użyteczne.

Być może jednak i konsumenci będą mogli cieszyć się lepszymi parametrami wcześniej. Amerykańsko-izraelska firma Medis Technologies opracowała konstrukcję bezpiecznych baterii paliwowych. System składa się z dwóch elementów - samej baterii jednorazowego użytku o wymiarach 80 x 50 x 35 mm oraz kabla umożliwiającego jej podłączenie do różnego typu gniazd zasilających w telefonach komórkowych, palmtopach, itp. Po podłączeniu baterii automatycznie uruchamiany jest proces doładowania akumulatorów lub bezpośredniego zasilania urządzenia. Kabel połączeniowy będzie oferowany w wersjach wyposażonych w różne wtyki i odpowiednie regulatory napięcia dopasowane do wymagań różnego typu urządzeń dostępnych na rynku.

Medis Technologies zapowiada wprowadzenie tych baterii do sprzedaży już w drugiej poł. 2006 r. Mają one spełniać wymagania prawne dotyczące bezpieczeństwa użytkowania, będą miały standardowe wymiary i względnie niską cenę - ok. 8 USD w sprzedaży hurtowej. Przedstawiciele firmy nie przewidują, by ich baterie zastąpiły w najbliższym czasie akumulatory litowo-jonowe - mają one znaleźć zastosowanie przede wszystkim jako zapasowe źródło energii wykorzystywane do ładowania akumulatorów, gdy standardowe metody nie są dostępne. Według Medis Technologies ogniwa mają umożliwić 6-, 8-krotne naładowanie akumulatora typowego telefonu komórkowego. Firma planuje wytworzenie i sprzedaż 100 000 takich baterii w 2006 r., a w 2007 r. zapowiada uruchomienie linii produkcyjnej o wydajności 1,5 mln baterii miesięcznie.

Natomiast Sanyo Electric rozpoczęła masową produkcję Eneloop - nowego typu akumulatorów NiMH (niklowo-wodorkowych), które są wstępnie, fabrycznie ładowane i oferowane w wersji gotowej do użytku. Standardowe, znane dotąd akumulatory NiMH, mają względnie dużą upływność energii i krótki czas przechowywania w stanie naładowanym. Nowa technologia opracowana przez Sanyo umożliwiła eliminacje tej wady - według firmy akumulatory tracą po roku zaledwie 15% pełnej pojemności i dlatego pozwalają na wyjątkowo długie ich przechowywanie w gotowości do użycia. Akumulatory Eneloop umożliwiają 1000-krotne doładowanie i są produkowane w dwóch wymiarach: AA oraz AAA. Na razie są sprzedawane tylko w Japonii, gdzie kosztują ok. 5 USD za sztukę.


TOP 200