HE3DA: České baterie pro NASA a příslib revoluce v obrněné technice

HE3DA: České baterie pro NASA a příslib revoluce v obrněné technice
Tato li-ion baterie HE3DA dokáže nahradit v nákladním automobilu dvě olověné baterie o hmotnost 2×50 kg. / HE3DA (Zvětšit)

Česká společnost HE3DA, resp. americká odnož HE3DA USA, se dostala se svou 3D baterií do finále soutěže NASA iTech: Initiative to Find Innovative Ideas. České baterie se zejména díky své bezpečnosti a robustnosti hodí nejen pro aplikace ve vesmíru, ale také ve vojenství.

HE3DA pro NASA

V současné době společnost Magna Energy Storage (MES) dokončuje závod pro baterie HE3DA v Horní Suché na Ostravsku. Firma HE3DA je vlastníkem licence na baterie, společnost MES staví samotnou továrnu a získala práva k využívání patentů HE3DA. Společnost HE3DA vlastní zhruba 200 patentů.

Roční kapacita závodu v Horní Suché je 1,2 GWh, místo ale dovoluje přístavbu dalších hal a rozšíření výroby na 15 GWh, možná 30 GWh. Nejprve je ale třeba začít prodávat baterie a samozřejmě začít plnit finanční povinnosti vůči investorům. Rozšíření továrny na 15 GWh je otázkou zhruba pěti let.

Jen pro představu, o jak významný projekt jde. Výrobci baterií se snaží prolomit magickou cenu lithium-iontových (li-ion) baterií 100 dolarů za 1 kWh. Podle Radomíra Prusa, hlavního investora vývoje baterie HE3DA, lze české baterie vyrábět 1 kWh pod 100 dolarů. Dlouhodobý roční obrat 1,2 GWh továrny by tak mohl být kolem tří miliard Kč, 30GWh továrny 70 miliard Kč ročně. Dlužno ale dodat, že z počátku bude cena HE3DA baterií odpovídat současným li-ion bateriím na trhu, protože je nutné plnit zmíněné finanční povinnosti.

V každém případě hlad trhu po bateriích je obrovský a celosvětový trh s bateriemi v roce 2025 se odhaduje na 500 miliard dolarů.

Současně se připravuje stavba druhé továrny v americkém státě Nevada. Stavbu zajišťuje americký partner Power Orbital, který získal výhradní práva pro prodej baterií HE3DA v USA. Stavba začne na jaře 2020 a v lednu 2021 (pokud půjde vše dobře) má být schopna vyrábět 1,2 GWh baterií ročně. Hned poté však začne rozšíření továrny a v lednu 2023 se produkce zvedne na 2,4 GWh. Americký trh s bateriemi v roce 2025 se odhaduje na 40 miliard dolarů.


Propagační video pro soutěž NASA iTech: Initiative to Find Innovative Ideas

Co je vlastně výhodou baterie HE3DA, když samotný vynálezce baterie Jan Procházka uvádí, že bateriový článek HE3DA (resp. současný) na jednotku objemu má o něco horší kapacitu, než nejlepší současné li-ion články? HE3DA přitom navíc používá stejné aktivní materiály, „jen“ organický plastový separátor (který odděluje v baterii aktivní vrstvy) nahradila nehořlavým keramickým.

Ze stránek Armádních novin čtenáři ví, že je rozdíl mezi zbraňovým prototypem a sériovou výrobu, ukázkovým příkladem jsou problémy se sériovou výrobou ruských tanků Armata. Také v laboratořích již vznikly úžasné baterie s obrovskou kapacitou. Problém je, že nikdo nepřišel na to, jak je levně vyrábět ve velkém.

Výhodou baterií HE3DA je to, že baterie lze vyrábět průmyslově (což mimo jiné dokazuje rychlost výstavby továrny v Nevadě). V podstatě gro výroby je lisování aktivního materiálu do kovových vrstev ‒ aktivní vrstvy mohou být přitom tlusté 2 mm. K výrobě proto nepotřebujete žádné exotické pracovní prostředí nebo exotické výrobní stroje. Vše lze dělat v průmyslovém měřítku, použít vysokou míru automatizace (Průmysl 4.0) na 10× menší ploše.

Proč je výroba současných li-ion baterií tak složitá? Dnešní li-ion články mají velikost nanejvýš tužkové baterie o kapacitě desítky wattů. Je to dáno tím, že aktivní vrstvy (katoda, anoda, separátor) v baterií jsou tenké jen 0,05 mm.

Při zátěži je proto nutné bateriový článek chladit, což je možné vzduchem nebo chladící kapalinou proudící kolem bateriového článku. Proto se dnes prakticky nedělají větší li-ion články, protože se díky tenkým aktivním vrstvám rychle zahřívají a při větších rozměrech by se nedaly uchladit.



Bateriový modul elektormobilu Tesla se skládá z tisíce li-ion článků velikosti tužkové baterie.

Jeden „bateriový“ článek HE3DA však může mít kapacitu 100 kWh! Místo jednoho článku o kapacitě 10 W můžete mít článek velký jako menší stůl s dvěma vývody plus a mínus. Řešení problému s teplem při zátěži baterie je vyřešeno samotnou konstrukcí baterie HE3DA ‒ sendvičovou konstrukcí s kovovými vrstvami, které jsou zality elektrolytem. Kovové vrstvy a elektrolyt dokáží vstřebat odpadní teplo vzniklé při zátěži baterie, takže ani při vyzkratování baterie nedojde k nebezpečnému nárůstu teploty. 

Pokud chcete z klasických li-ion tužkových baterii vytvořit baterii o velikosti 100 kWh, musíte propojit tisíce malých baterií, vyřešit chlazení (vzduchem nebo kapalinou) a použít složitý systém k řízení baterií (BMS). Že to není nic jednoduchého jsme se mohli ostatně přesvědčit nedávno při požáru na ruské ponorce Lošarik, který způsobila právě závada na nové li-ion baterii. Mediálně známé jsou také požáry baterií na letounech Boeing B787 Dreamliner. Jednoduše stačí jeden vadný tužkový článek, zkrat nebo přehřátí a výsledkem je požár celé baterie.

Co se týče bezpečnosti, baterie HE3DA vydrží i průstřel, údery kladivem, krumpáčem nebo přejetí nákladním autem. Pan Procházka při prezentaci baterie mimo jiné uvedl, že baterie může pracovat při teplotách 100 nebo více stupňů.

Ve výsledku tak HE3DA baterie jsou tedy nejen extrémně bezpečné, ale také jednoduché. Takže při stavbě opravdu velkých baterií HE3DA, co se týče ceny, bezpečnosti ale i velikosti a hmotnosti zcela dominují nad současnými li-ion články.

Pro přestavu, současnou technologií (za použití desítek tisíc li-ion článků) dokážeme vytvořit baterie o kapacitě 2 MWh o velikosti velkého lodního kontejneru. Samozřejmě včetně nezbytného podpůrného balastu.

Společnost HE3DA přitom vyvinula bateriové úložiště o kapacitě 1,2 MWh, které se vejde na korbu pick-upu. Nejde jen o rozměry, hmotnost a cenu, ale také o logistiku ‒ zjednodušuje se manipulace a logistika, k nakládce a výkladce nepotřebujete jeřáb, atd. To vše se odráží na nižší ceně.


Vystoupení pana Procházky na akci NASA iTech: Initiative to Find Innovative Ideas

Použití ve vojenství

Možností aplikací baterií HE3DA je nespočet, nejlákavější je zřejmě vytváření obnovitelných zdrojů energie, které budou schopny dodávat elektrický proud do sítě přesně podle potřeby 24 hodin denně, sedm dní v týdnu. Obrovským trhem je budování také chytrých sítí, nabíjecích stanic pro automobily nebo vyvtváření záloh pro instituce a objekty nezbytné pro chod státu (banky, nemocnice, úřady, atd.)

Výhody baterie HE3DA lze ale uplatnit také ve velkém v armádě. Můžeme se bavit například o záložních zdrojích pro vojenské objekty nebo základny. Baterie jednoduše dokáží časem (potrvá to samozřejmě roky) vytvořit robustní elektrickou síť a zcela eliminovat riziko black-outu. 

Zajímavou oblastí je vojenská technika. Ostatně společnost HE3DA již předvedla model své baterie o hmotnosti 17 kg (viz úvodní obrázek), která může nahradit v nákladních automobilech dvě olověné startovací baterie o hmotnosti 2×50 kg. Tato baterie se nemusí uplatnit jen ve vojenských nákladních automobilech, v případě Armády ČR v tatrovkách, ale také v obrněné technice.

Pro představu, americký tank Abrams má 12 baterií (napětí 24 V), přičemž každá váží 27 kg (60 liber). Baterie tanku Abrams dohromady váží 324 kg. Nesmíme také u tanku Abrams zapomenout na pomocný generátor elektrické energie APU (Auxiliary Power Unit), který dokáže poskytnout elektrický výkon 10 kW, při vlastní hmotnosti 190 kg. Hodinová spotřeba APU tanku Abrams je 3,6 litru.


Jednotlivé vrstvy baterie HE3DA

HE3DA na svých stránkách uvádí, že dosažitelnou vizí jsou baterie o kapacitě 1 kWh, při hmotnosti 1 kg a objemu 1 litr. Díky své jednoduchosti a robustnosti, která však musí být ověřena provozem, mohou baterie HE3DA v obrněných vozidlech nahradit nejen olověné baterie, ale také APU. 

Například uvažovaná baterie HE3DA o hmotnosti 200 kg pro celý tank by mohla mít kapacitu 200 kWh, což postačí například minimálně na den a více (podle zapnutých přístrojů) na tiché pozorování s vypnutým hlavním motorem tanku.

Ve výsledku tak obrněné vozidlo může ušetřit stovky kilogramů hmotnosti a znatelně zjednodušit svou elektrickou síť, což ulehčí servisu a logistice. Kromě toho baterie HE3DA výrazně zrobustní elektrickou síť a zjednoduší modernizaci vozidla ‒ instalaci složitějších a energeticky náročnější elektronických, elektro-optických nebo mechatronických systémů (zbraňové stanice).

Samozřejmě nelze očekávat, že lze baterie HE3DA okamžitě dávat do tanků nebo bojových vozidel pěchoty. Pro použití ve vojenství je nutný další vývoj, náročné testování (zda mají HE3DA opravdu proklamované vlastnosti) a certifikace.

Nicméně baterie HE3DA nabízejí možnost skutečně posunout obrněná vozidla na vyšší technickou úroveň, včetně vývoje hybridních či čistě elektrických pohonů, ale i instalaci laserových zbraní nebo výkonných prostředků elektronického boje.

Nahlásit chybu v článku

Doporučte článek svým přátelům na sociálních sítích

Související články

NASA testuje elektricky poháněná letadla

NASA začala testovat nový perspektivní způsob pohonu letadel – distribuovaný elektrický pohonný ...

Americká armáda chce elektrické obrněné brigády

Dříve nebo později všechna vojenská vozidla přejdou plně na elektrickou energii. Otázkou je, zda ...

Průzkumné vozidlo ARV námořní pěchoty: Přichází věk elektrických obrněných vozidel

Britská společnost QinetiQ získala dvě zakázky od americké námořní výzkumné kanceláře ONR (Office of ...

Akrep II: Elektrické bojové vozidlo z Turecka

Turecká firma Otokar pod názvem Akrep II (Škorpion II) uvedla zajímavý prototyp taktického bojového ...

Přidávat diskuzní příspěvky a hlasovat pro článek mohou jen registrovaní. Prosím zaregistrujte se nebo se přihlašte!

Komentáře

Zvýraznit zeleně příspěvky za posledních:
  • Larry
    13:52 22.10.2019

    Na ofiko webu NASA (nasa.gov) jsem v search zadal syntaxu HE3DA. Výsledek = 0. NIC!
    Vítězové už jsou známy.
    Je to jenom využití značky (NASA) .
    Zkusil jsem zadat "Gagarin" a přes 1600 odkazů jenom na webu nasa.gov
    A investoři čínsko-německé konsorcium. To je lahůdka.

    • Sunet
      17:55 22.10.2019

      Nevím, jaký vyhledávač jste použil, ale přímo na oficiálních stránkách NASA je tento odkaz:

      https://www.nasa.gov/directora...

      Možná tuším, kde je problém. V případě lokální verze vyhledávače se podstatně omezuje množství nalezených informací, což má pomoci při orientaci v množství odkazů, na druhou stranu nemusíte najít požadovanou informaci.

      • Smirnov
        19:01 22.10.2019

        Hlavní problém je, že to neznamená NASA proof. Oni poslali přihlášku, kterou nakrmili vlastním popisem a NASA na základě toho vybrala jejich technologii jako zajímavou. Určitě neposuzovali, zda jsou všechny tvrzení pravdivá.

      • Larry
        19:15 22.10.2019

        Titulní stránka
        https://www.nasa.gov/...
        vpravo nahoře do formuláře search "HE3DA" a vyhledat.
        Je to asi jak píšete, abychom se neutopili v množství linků.
        (Za to určitě může Putin)
        Je to jak píše Smirnov.
        nápodobně I já můžu poslat přihlášku na VŠ, to ještě neznamená, že u přijímaček se neukáže, že jsem blb který nic neumí.
        Snaha se zviditelnit. Hlásil jsem se (zúčastnil jsem se) ale sorry jako...
        Plky o číňanovi můžou být fake. Kdo je z nás schopen to ověřit??
        Pokud by to bylo fakt dobrý, tak se na to vrhne Tesla a řada dalších, co nemají problém zaplatit. A nemusí se bavit s podvodníky.
        Číňan si to delaboruje a použije reverse engineering.
        Kobalt se drží cenově nahoře řadu let stabilně. Používá se totiž i pro výrobu radioaktivních zářičů třeba pro lékařské potřeby.

        • Sunet
          20:55 22.10.2019

          Ano, můžete poslat přihlášku a bylo by to velmi chvályhodný počin. Protože kde není snaha, píle a pokora nejsou ani výsledky.

          Tahle soutěž je tříkolová, vypisuje se v cyklech, každý je zaměřený na určitou oblast. V prvním kole může poslat přihlášky každý, v druhém se vybere 25 semifinalistů jejichž projekty nejvíce zaujali odborníky. Dalším, ještě podrobnějším hodnocením se vybere deset finalistů, kteří přímo před komisí špičkových expertů přednesou svoji ideu, její přínosy, proveditelnost atd. a podrobí se otázkám všech přítomných odborníků. Na základě všech těchto kritérií se pak vyberou tři vítězové.

  • Sunet
    10:44 22.10.2019

    Vývoj této baterie sledují již nějakou dobu a opravdu to zatím vypadá velmi nadějně.
    Jednou však měla společnost namále, po "investici" cca 5 mil eur (tzv. nevratná záloha, celkem mělo jít o 50 mil eur) od německo-čínské investiční společnost CDC byla ohrožena samotná její existence. Záměrně jsem dal investici do uvozovek, protože se zde jednalo spíše o způsob, jak zajistit veškeré práva na patenty pro výše uvedenou německo-čínskou společnost a nereálnými obchodními plány finančně zničit českou společnost. Když se však stále nedařilo získat veškerou dokumentaci a výrobní postupu, přišla na řadu epizoda s jedním čínským vědcem, který byl údajně přistižen při krádeži onoho černého prášku.

    Baterie kromě lithia využívá též kobalt, a tak v nedávne době ceny kobaltu trhaly na burzách maxima. Nyní se situace stabilizovala, ale i tak se bude do budoucna jednat o velmi žádanou surovinu.

    • Poly
      12:36 22.10.2019

      Já je taky docela sleduji, ale podílníci této firmy jsou velice zajímaví a to ne v dobrém slova smyslu. Už jen to napojení na CG Future INVEST LTD pěkně smrdí.

  • Larry
    09:44 22.10.2019

    Další z grupy PR článků.
    O téhle firmě se jednou za rok objeví čláek a je ticho.
    Kdo z Vás čtenářů tento článek někdy viděl v praktickém použití???
    Nebo baterii HD3 vlastní, případně ji kupoval ?????
    Já nikdy a ani takového jedince neznám.
    Když s tím přišli, (to už je také nějaký ten pátek) požádal jsem je slušně mailem, že mám zájem je využívat u zákazníků a prosím o zaslání VA charakteristik pro 1, 100, 1k, 2k, 5k,10k nabíjení/vybíjení.
    Dodnes je nemám, poptal jsem se jinde a třeba SONY u jejich Eneloopu (jiná kategorie) nedělali žádné tajnosti a byli velmi vstřícní.
    Dokonce mě z jejich technical support napsali, že se jistě nemůže jednat o "utajované informace, žádné EN/ISO 27 000 a spol se na to nevztahují. Naopak je to informace, která dělá PR a měli by se s ní chlubit jako argumentem proč použít zrovna jejich baterii"

    I když jsem začal používat google max. jsem našel shodu, že se jedná o podvod na různých konferách a to i od lidí, kteří se léta zabývají pracovně vývojem elektro zařízení.
    Rychle mne to přestalo zajímat.
    Proč není článek o Bateria Slaný, kterou Češi opět po řízeném krachu a vytunelování v 90tých letech od nuly vybudovali a dnes vyrábějí baterie mimo jiné i pro Nokii??
    Odpovím si sám... žádné "obskurní PR topicy" nepotřebují.

    • Marw
      09:59 22.10.2019

      Skepsa je obavam sa skutocne na mieste:
      http://www.osel.cz/10114-tovar...

      • Larry
        10:05 22.10.2019

        Děkuji, na odkazovaném webu jsou jinak velice kvalitní články a informace.

    • Larry
      10:03 22.10.2019

      Až se k tomuhle dostane Čínský soudruh, jako že se dostane v momentě kdy to může volně zakoupit, nebo bude možnost z jakéhokoliv zařízení "vykuchat".
      Číňan dobře ví, co je reverse engineering.

    • Takeda
      12:24 22.10.2019

      Takže docela úspěšná účast v programu NASA vás nepřesvědčila o možnostech baterie?

      • Poly
        12:45 22.10.2019

        Mně ne. Neznamená to vůbec nic. Mě přesvědčí hotová fabrika, která má zajištěné zakázky na roky. Tenhle NASA "úspěch" nevypovídá o projektu nic. Ostatně nedostali ani baterie, která sjela ze zavedené výrobní linky, ale kusovky. Taky mám jisté pochybnosti o zajištění dodávek lithia. Lithium spolykají společnosti, které vyrobí řádově víc než nějaká Horní Suchá. A v plánu je stavba megatovárny společnosti CATL přímo v ČR.

  • technik
    07:07 22.10.2019

    úvaha nad bateriovým uložištěm není moc reálná, právě z důvodu zjednodušení logistiky, používá abrams akupack100, baterie ve tvaru kostky o velikosti 100AH s gelovým elektrolitem, to stejné co se používá v Pandurech. Američani mají tyto baterie všude, lehká vozidla mají jen jednu, náklaďák dvě, ostatní vozidla dle potřeby.
    Jen se divím, že AČR nepřešla už na AKUPACK dávno a dodnes dává do techniky standartní baterie a opět vzniká mix různých typů baterií zavedených v AČR.

    • KOLT
      12:47 22.10.2019

      A byl by velký problém udělat baterii tak, aby prostě a jednoduše mohla nahradit AKUPACK? Amíci taky určitě budou časem používat modernější technologii baterie. Čímž netvrdím, že to nutně musí být tato. S tím, že by nebylo od věci standardizovat to u AČR, nelze příliš polemizovat :-)

    • Starlight
      01:52 23.10.2019

      Pro upřesnění:

      Ta kostka se označuje jako akumulátorová baterie rozměru NATO 6T.

      US ARMY gelové akumulátorové baterie (podruh akumulátorů VRLA - Valve Regulated Lead Acid = olověné akumulátorové baterie uzavření větrané řízeným ventilem) nepoužívá, protože jsou pekelně drahé. Z kategorie akumulátorů VRLA používá od cca poloviny minulého desetiletí levnější technologii AGM (Absorbent Glass Mat = elektrolyt je nasáknut ve skelné vatě, která je mezi elektrodami).

      Příkladem je akumulátorové baterie VRLA AGM, kterou používá US ARMY, je značka Hawker ARMASAFE Plus, model 6TAGM, 12 V DC, kapacita 120 Ah C20. 10 instruktážních videí výrobce je zde: https://www.youtube.com/playli...

      Tanky od M1A2 SEP mohou mít tzv. „6-pack battery mod“, kdy je v levém zadním sponsonu nad pásy umístěno dalších šest 12V akumulátorových baterií rozměrů 6T. Celkem má pak tank 12 kusů 12V akumulátorových baterií rozměru 6T. Standardní šestice je v prostoru nad pásy napravo od powerpacku. Účelem extra baterií je poskytnout dostatečnou elektrickou kapacitu pro tzv. tichou hlídku bez nahozeného hlavního motoru (plynové turbíny).

      Nejnovější tanky M1A2C (dříve SEPv3) mají těchto šest baterií nahrazenou malou pomocnou energetickou jednotkou APU v zádi vozidla. Elektrický výkon 10 kW, 28 V DC, vodou chlazený jednoválec. Hmotnost APU je pod 190 kg. 6 nahrazených akumulátorových baterií 6TAGM má hmotnost 6 x 40 kg = 240 kg.

  • Englbert
    22:02 21.10.2019

    Vypada to zajimave. Preji uspech a dostatecnou ochranu pred prumyslovou spionazi.

    • Roland
      06:54 22.10.2019

      už prý nějkému expertovi při prohlídce závodu museli vysypat kapsy...

      • Vrata
        09:09 22.10.2019

        Expert byl clen cinske delegace.

        • Larry
          09:50 22.10.2019

          Zvláštní.... být jednatelem firmy s takovým "know how" rychle si rozmyslím, komu a co ukážu.
          Vyhodili jsme Číňana - měl v kapsách elektrolyt. Kdo je schopen z čtenářů takovou informaci ověřit?? Jeden další způsob jak se zviditelnit.
          Pokud by to byla pecka jak píšou, začnou jednat s Teslou, Rimacem, ostatními výrobci aku.

        • Poly
          12:54 22.10.2019

          Běžné praktiky čínských státních firem, které spolupracují s tajnou službou. Těm, kterým vylizuje náš prezident ř*ť pravidelně.

          https://www.info.cz/byznys/cin...

          Zcela fyziky kradou know how.

        • Grugh
          23:59 22.10.2019

          Expert měl být členem Německo Čínské investiční skupiny CDC Germany Investment GmbH, která do HE3DA investovala 5miliónu eur (téměř 130 milionů korun). Když dodané prototypy HE3DA nesplňovaly prohlašované parametry, na základě kterých byla podepsána dohoda, začala mít investiční společnost obavy o své pěníze.
          Incident se stal samozřejmě zcela jinak, než začala prohlašovat HE3DA:
          "Podle Fujuna Goua, člena vědeckého týmu, který byl u incidentu přítomen, k údajnému pokusu o krádež tzv. černého prášku nedošlo. Do kontaktu s ním během prohlídky přišli všichni, navíc nešlo o utajovaný materiál. Podle Memoranda o porozumění ho měly při sdílené výrobě baterií zpracovávat obě strany.
          „HE3DA nám po obdržení platby nabídla, že spolu provedeme několik testů baterií a jejich výkonu a společně vyrobíme dva prototypy, abychom měli důkaz, že splňují slibované parametry. Během těchto testů jsme se prášku pro elektrody nevyhnutelně dotýkali, navíc tento materiál byl podle zaměstnanců HE3DA zakoupen jako volně dostupný na trhu od čínského výrobce,“ vysvětlil Fujun Gou."
          http://www.hybrid.cz/cinsti-in...
          Ostatně fakt, že HE3DA za celých 10 let neprodala nebo nenechala nezávisle otestovat jedinou svojí baterii, mluví sám za sebe.
          Pro podvodníka je důležité se zviditelnit:
          https://www.novinky.cz/interne...
          http://www.hybrid.cz/baterie-h...
          http://www.hybrid.cz/ceska-he3...
          https://oze.tzb-info.cz/akumul...
          Ale co na to třeba sbírka listin na obchodním rejstříku?
          https://or.justice.cz/ias/ui/r...
          Kdo je Mgr. He(3)da Mahé Polívková?