Je pravděpodobné, že si spojujete AA baterie s dálkovými ovladači, nástěnnými hodinami nebo hračkami, které shromažďují prach pod konferenčním stolkem. Jsou všudypřítomné. Maličký. Jednoznačné. Uvnitř tohoto zinkového tělesa probíhá chemická reakce, která generuje elektrony. Od záporného pólu ke kladnému pólu. Proud teče. Je to jednoduché.
Elektřina mění způsob, jakým se pohybujeme. Elektromobily existují již od 19. století. Právě teď novinkám dominují hybridy a čistě elektrická vozidla. Automobilky investují miliardy do technologie baterií. Ale je tu nuance. Baterie v těchto autech jsou obrovské. Těžký. Silnice. Baterie hybridu může dodávat 300 voltů. To stačí k tomu, aby pohánělo auto ulicemi města s využitím čisté elektrické energie.
Takže tady je otázka, která zní jako vtip, dokud se nepodíváte na specifikace: Dokážete řídit skutečné auto, ve kterém můžete sedět a řídit pouze pomocí běžných domácích AA baterií?
Krátká odpověď: ano. Může.
Dlouhá odpověď: proč to nikdo nepoužívá jako každodenní dojíždění do práce.
Jeden AA článek produkuje 1,5 voltu. To je vše. Abyste odpovídali 300 voltům hybridní baterie, potřebovali byste k dosažení základní úrovně 200 článků zapojených do série. Ale napětí je jen polovina příběhu. Potřebujete proud. Potřebujete kapacitu. Tyto drobné prvky budete muset neustále vyměňovat. Není to praktické. Je to neúčinné. Je to logistická noční můra.
Ale nepraktické neznamená nemožné. A inženýři nenávidí slovo „nemožné“.
Skupina v Japonsku nepostavila pouze motokáru z baterií Duracell. Vytvořili auto, které skutečně dosahovalo dálniční rychlosti. 75 mph. To je 120,7 kilometrů za hodinu. Na baterie AA.
Rychlé volání Panasonic Oxyride
Nejednalo se o školní projekt. Jednalo se o seriózní inženýrské cvičení v hustotě energie a výkonu. Tým použil technologii Panasonic Oxyride, speciální typ alkalické baterie navržené tak, aby fungovala lépe než standardní značkové články. Oxyridové baterie používají na katodě oxid železitý místo oxidu manganičitého, což umožňuje vyšší hustotu energie a lepší vybíjecí výkon za podmínek vysokého zatížení.
Proč na tom záleží?
Standardní alkalické články ztrácejí napětí při vysokém proudu. Jsou horké. Rychle dojdou. Oxyridové články udržují napětí déle, když je vyžadován vysoký výkon. To je to, co dělá rozdíl mezi autem, které se rozjede a zastaví po 200 metrech od auta, které jede rychlostí 75 mph.
Výzvou bylo škálování. Nemůžete jen tak připojit 200 baterií a volat to za den. Potřebujete kontrolní systém. Potřebujete termoregulaci. Potřebujete motor, který zvládne točivý moment zdroje nízkého napětí a vysokého proudu.
Výsledné vozidlo zpochybnilo obecný předpoklad, že domácí baterie jsou pro automobilové aplikace příliš slabé. Ukázalo se, že se správnou chemií a správným inženýrstvím lze i ten nejjednodušší zdroj energie posunout do extrémních limitů.
Tak co, uvidíte příští rok ve vaší garáži auta na baterie AA? Pravděpodobně ne. Samotná hmotnostní penalizace by zničila dostřel. Náklady na výměnu stovek článků po každém nabíjecím cyklu jsou absurdní. Ale koncept je osvědčený. Fyzika funguje. Elektrony proudí. A někdy ta nejsměšnější omezení vedou k nejzajímavějším technickým řešením.
Otázka již není o praktické použitelnosti. Otázkou je, co se stane, když se přestanete ptát, zda je to možné, a začnete se ptát, kam až lze posunout hranice.
Jak Panasonic zlomil pozemní rychlostní rekord na baterie
Přechod z letecké na pozemní rychlost byl pro Panasonic logickým, i když trochu odvážným krokem. Elektronický gigant se dostal na přední stránky novin v roce 2006, kdy se spojil s Tokijským institutem vědy a technologie, aby vytvořil pilotované letadlo napájené 160 AA bateriemi. Byl to úžasný výkon lehkého inženýrství. Když se však pokusili zapsat úspěch do Guinessovy knihy rekordů, narazili na zeď. V knize nebyla žádná kategorie pro „baterie poháněná pilotovaná letadla“.
V knize rekordů byla díra a Panasonic viděl příležitost. V roce 2007 se cíl změnil. Výzva už nebyla na obloze. Dotkla se asfaltu. Totiž rychlostní rekord na zemi poháněný galvanickými články (bateriemi).
Tento projekt s názvem Panasonic Oxyride Speed Challenge nebyl jen o rychlosti. Bylo to o napětí. Tým spoléhal na značkové baterie Panasonic Oxyride. Nešlo o běžné alkalické prvky. Jejich výstupní napětí je 1,7 V oproti standardním 1,5 V. Tato extra hybnost byla důležitá, když došlo k pohybu hmoty využívající pouze chemickou energii.
Výroba kulky na kolech
Výsledné vozidlo nemělo nic společného se sedany, které plní ranní dopravní zácpy. Zařízení, které vytvořili inženýři a studenti společnosti Panasonic z Univerzity aplikovaných věd v Osace, vypadalo spíše jako SUP auto než jako auto. Byl umístěn pouze 1 stopu 10 palců (56 centimetrů) od země. Nízký. Agresivně. Aerodynamický.
Váha byla nepřítelem. V boji proti tomu tým odstranil vše nepodstatné. Karoserie byla skořepina z plastu a uhlíkových vláken. Výsledek? Celková hmotnost byla pouze 83 liber (38 kilogramů).
Chcete-li zhodnotit design, musíte si představit zdroj energie. Vůz používal 192 AA baterií. Jedná se o téměř 200 stejných prvků, které byste našli v nástěnných hodinách nebo dálkovém ovladači k televizi. Zabalit tak vysokou hustotu energie do obalu dostatečně malého, aby se vešel za řidiče, vyžadovalo precizní konstrukci. Baterie byla instalována přímo za pilotem Takashi Suzu.
Suzu neseděl vzpřímeně. Ležel na zádech, zastrčený v trupu z uhlíkových vláken. Před každým závodem přes něj posádka zapečetila tělo. Byl to kokpit pro jednu osobu. Utěsněná trubka pro jednoho.
Až 75,8 mph na alkalické baterie
Co se tedy stane, když na 38kg kulku z uhlíkových vláken připojíte 192 AA baterií? Získáte rekord v Guinessově knize.
Tým potřeboval dosáhnout rychlosti 65 mil za hodinu (104,6 kilometrů za hodinu), aby se kvalifikoval na pokus o rekord. Nejen tento cíl splnili. Rozbili to.
Průměrná rychlost závodu byla 65,5 mil za hodinu (105,95 kilometrů za hodinu). Ale nejvyšší rychlost? 75,8 mil za hodinu (122 kilometrů za hodinu).
Samozřejmě, že tam bylo upozornění. Fyzika vám nedovolí podvádět věčně. Tyto drobné baterie se vybily po pouhých tři čtvrtě míle (1,2 kilometru). Jízda byla krátká. Tvrdý. Efektivní. Ale to stačilo. V srpnu 2007 převzal Panasonic Oxyride Speed Challenge oficiálně titul nejrychlejšího vozu poháněného voltaickými články.
Realita jízdy na AA baterie
Je snadné dívat se na auto jedoucí rychlostí 75,8 mph na AA baterie a přemýšlet o budoucnosti dojíždění. Nestojí za to. Nebudete jezdit s Panasonic Oxyride do práce. Výkonová rezerva je příliš krátká. Kapacita je příliš nízká. Neexistují žádné bezpečnostní normy.
Ale experiment ukázal základní bod. Vozidlo můžete napájet pomocí galvanických článků. Stačí vám jich 192. Potřebujete vozidlo, které váží méně než motocykl. Potřebujete profil, který simuluje torpédo. A musíte přijmout fakt, že vaše „rychlost na dálnici“ je vlastně sprint.
Panasonic nevynalezl elektromobil. Prostě dokázali, že s dostatkem napětí, dostatkem uhlíkových vláken a trochou tvrdohlavosti se dají lámat rekordy, které s praktickou přepravou nemají nic společného. Byl to výbuch lesku. Záznam. Moment v historii.
Baterie jsou nyní vybité. Auto je pravděpodobně někde ve světě v muzeu nebo skladu. Ale myšlenka zůstává. Výkon není jen o wattech. Jde o to, kam je umístíte.
