Akumulátor

Akumulátor je technické zařízení na opakované uchovávání energie, obvykle elektrické. Akumulátor je sekundární článek, který je potřeba nejdříve nabít a teprve potom je možné jej použít jako zdroj energie. Na rozdíl od sekundárních článků (akumulátorů) primární články dodávají energii ihned po svém sestavení a zpravidla je není možné dobíjet, například zinkouhlíkové baterie.

Akumulace energie 
Akumulace energie znamená shromažďování, uchovávání, skladování energie. Díky akumulaci je možné vyrobenou energii zužitkovat později. Jinými slovy –⁠ akumulace umožňuje, aby byl čas spotřeby energie nezávislý na čase výroby energie. K hlavním výhodám akumulace patří zvýšení využitelnosti vyrobené energie, a tudíž finanční úspora.

U fotovoltaických systémů se uplatňuje akumulace do baterií nebo akumulace do vody. U tepelného čerpadla se využívá akumulační zásobník na ohřev vody.

Akumulátor elektrické energie 
Akumulátory elektrické energie pracují na různých principech například tepelná, chemická či jiná akumulace energie. Nejznámější je průmyslový princip akumulace energie do potenciální energie vody v přečerpávacích elektrárnách. V případě, že elektřina slouží k výrobě tepla, dá se akumulovat i vytvořené teplo. Na tomto principu jsou založena akumulační kamna nebo bojler.

V roce 1992 se považovalo za nejdůležitější 5 základních druhů akumulátorů elektrické energie:
 chemická nebo elektrochemická akumulace
 tepelná akumulace
 mechanická akumulace
 elektromagnetická akumulace
 kvantitativní akumulace (v české elektroenergetické terminologii se v tomto případě nehovoří o "akumulaci energie", ale používá se termín "zásoby paliv").

Elektrochemický akumulátor 

Nejběžnější typy akumulátorů jsou založeny na elektrochemickém principu. Elektrochemické akumulátory využívají přeměnu elektrické energie na energii chemickou, kterou je možno v případě potřeby transformovat zpět na elektrickou energii.

Princip 
Procházející proud v elektrochemickém akumulátoru vyvolá vratné chemické změny, které se projeví rozdílným elektrochemickým potenciálem na elektrodách. Z elektrod se pak dá čerpat na úkor těchto změn elektrická energie zpět. Protože jsou napětí na článcích elektrochemických akumulátorů relativně malá (okolo 1,2–3,7 V), jsou tyto články také sdružovány do akumulátorových baterií pro dosažení vyššího napětí.

Rozdělení elektrických akumulátorů

Podle typu elektrolytu 
 s kyselým elektrolytem
 se zásaditým elektrolytem
 s bezvodým elektrolytem

Podle provedení 
 otevřené
 uzavřené (též hermetické nebo řidčeji plynotěsné)

Podle principu 
 Olověný (Pb)
 Nikl-kadmiový (NiCd)
 Nikl-metal hydridový (NiMH)
 Nikl-železný (Ni-Fe)
 Nikl-zinkový (Ni-Zn)
 Stříbro-zinkový
 Lithium-iontový (Li-ion)
 Lithium-polymerový (Li-Pol)
 Lithium-železo-fosfátový akumulátor LiFePO4 (Li-FePO4)
 Sodík-iontový
 Sodíkovo-sírový (Na-S)
 Sodíkovo-chlorid nikelnatý (Na-NiCl2)
 Alkalický (RAM)
 ostatní

Podle použití 
 průmyslové akumulátory
 standardní aplikace
 vojenské aplikace
 pro vysoké odběrové proudy
 rychlonabíjecí
 pro trvalé dobíjení
 pro vysoké teploty
 s MBU (Memory Back-up)

Podle tvaru 
 válcové (tužkové)
 AA AA (½AA AA)
 A AA (⅓A AA, ½A AA, ⅔A AA, A AA, 5/4A AA, 5/3A AA)
 AA (⅓AA, ½AA, ⅔AA, AA, 5/4AA)
 A (⅔A, 4/5A, A, 4/3A)
 ostatní válcové (A f, Cs, C, D, F, SF, N…)
 prizmatické
 malé prizmatické
 diskové (knoflíkové)
 podle průměru (např. ⌀ 6,8 mm, ⌀ 11,5 mm, ⌀ 15,5 mm, ⌀ 25 mm, …)
 oválné
 hranolovité (+ jejich sestavy)

Podle technologie výroby 
 stáčené desky (sintrované, plastem pojené, kombinované)
 ploché desky (lisované, sintrované, plastem pojené, kombinované)

Životnost 
Životnost většiny elektrochemických akumulátorů se pohybuje řádově ve stovkách nabíjecích/vybíjecích cyklů; např. NiMH akumulátory 1000–2000 cyklů nebo Ni-Zn 100-500 cyklů. Po tuto dobu postupně klesá kapacita akumulátoru (tj. celkový náboj, který je při plném nabití schopen pojmout - odlišné od veličiny elektrická kapacita) kvůli chemické korozi jeho elektrod. Životnost je značně ovlivněna způsobem vybíjení a nabíjení a také provozní teplotou. U elektromobilů je pak z hlediska životnosti baterie lepší účinnější chlazení vodou než vzduchem.

Využití 
Akumulátory se využívají v mnoha složitějších strojích jako pomocný zdroj energie. Olověné akumulátory jsou součástí prakticky každého automobilu jako zdroj pro startér. Akumulátory pohání klasické ponorky, jsou prováděny i pokusy s pohonem mnoha dalších dopravních prostředků. Elektromobily zatím obyčejné automobily nenahradily, ale jako golfové vozíky nebo akumulátorové vozíky na nádražích a ve skladových areálech se užívají již desítky let. Důležité je i využití ve spotřební elektronice. Je jimi vybaven například notebook nebo mobilní telefon. Akumulátor je součástí nepřerušitelného zdroje energie – UPS. Akumulátory jsou také součástí nouzových svítidel. Nouzová svítidla zajišťují osvětlení při výpadku dodávek elektrické energie. U tramvají zajišťují akumulátory takzvaný nouzový pojezd - při průjezdu mycí linkou není normální napájení z troleje možné.

Vývoj 
Nově se například vyvíjejí akumulátory na bázi iontů hořčíku (Mg-ion)
(Mg-ion)

Akumulátor tepelné energie 
Tepelné akumulátory akumulují energii ve formě tepla, představují většinou speciální zařízení nebo jsou součástí technologických celků (například teplovody), které umožňují využít akumulované tepelné energie pro přeměnu na jiný druh energie (obvykle elektrické).

Akumulátor mechanické energie 

Mechanické akumulátory akumulují mechanickou energii. Mechanické akumulátory jsou zařízení, která využívají potenciální energie nebo kinetickou energii a umožňují přeměnu těchto energií na jinou formu vhodnější pro praktické využití.

V elektroenergetice se tohoto způsobu akumulace energie využívá u akumulačních vodních elektráren a rovněž u přečerpávacích vodních elektráren. Akumulační vodní elektrárny pracují jen na principu mechanické akumulace. Přečerpávací vodní elektrárny využívají přeměnu elektrické energie na energii potenciální, která ji v případě potřeby mění zpět na elektrickou energii.

Další formou mechanické akumulace energie jsou zásobníky stlačeného vzduchu (plynu). Na jejich principu fungovala například pneumatická tramvaj. Na využití kinetické energie pracují "setrvačníky", jejich praktické uplatnění bylo v roce 1992 ve fázi výzkumu.

Elektromagnetický akumulátor 
Elektromagnetické akumulátory jsou založeny na akumulování energie formou elektromagnetického pole kolem supravodivých vodičů. Tento způsob akumulace energie je předmětem intenzivního výzkumu, v běžné praxi není využíván.

Odkazy

Reference

Literatura 
 Šolc F., Žalud L.: Robotika. VUT Brno 2002.
 MAREK, J., STEHLÍK, L: Hermetické akumulátory v praxi. .

Související články 
 Elektrická baterie
 Elektrická energie
 Galvanický článek
 Generátor (fotografie) / bateriový generátor

Externí odkazy 
 
 
 
 Akumulátory mo-na-ko.net, Jaroslav Vaškeba
 Vlastnosti a použití niklkadmiových a niklmetalhydridových akumulátorů Katedra teorie obvodů, Fakulta elektrotechnická, ČVUT, Jan Havlík

Akumulátory