Australijscy naukowcy dokonali przełomu w magazynowaniu energii, tworząc pierwszy na świecie działający prototyp baterii kwantowej. Innowacja ta, kierowana przez Organizację Badań Naukowych i Przemysłowych Wspólnoty Narodów (CSIRO) we współpracy z Uniwersytetami RMIT i Uniwersytetem w Melbourne, może zrewolucjonizować ładowanie pojazdów elektrycznych (EV) i bezprzewodowe przesyłanie mocy.
Przewaga kwantowa: szybsze ładowanie dzięki fizyce
Tradycyjne akumulatory opierają się na reakcjach chemicznych w celu magazynowania energii. Baterie kwantowe wykorzystują jednak mechanikę kwantową – w szczególności superpozycję i splątanie – aby osiągnąć zasadniczo inną dynamikę ładowania. Prototyp CSIRO wykorzystuje wielowarstwową mikrownękę organiczną ładowaną przez bezprzewodowy laser, co demonstruje potencjał bezprzewodowego przesyłania energii.
Kluczowym wnioskiem jest to, że akumulatory te ładują się szybciej wraz ze wzrostem ich rozmiaru, co jest cechą sprzeczną z intuicją, niespotykaną w konwencjonalnych akumulatorach. Może to mieć kluczowe znaczenie dla skalowania technologii w celu zasilania większych systemów, takich jak pojazdy elektryczne. Jak wyjaśnia dr James Quach, główny naukowiec zajmujący się kwantami w CSIRO: „Nasze odkrycia potwierdzają fundamentalny efekt kwantowy, który jest całkowicie sprzeczny z intuicją: baterie kwantowe ładują się szybciej wraz ze wzrostem ich rozmiaru. Dzisiejsze baterie nie działają w ten sposób”.
Konsekwencje dla pojazdów elektrycznych i nie tylko
Opracowanie opłacalnych komercyjnie akumulatorów kwantowych usunie główną barierę na drodze do wprowadzenia pojazdów elektrycznych: czas ładowania. Obecna infrastruktura szybkiego ładowania nadal wymaga znacznych opóźnień (20–40 minut), podczas gdy ładowanie w domu może trwać godzinami. Baterie kwantowe teoretycznie mogłyby naładować samochód elektryczny w ciągu kilku sekund, a nawet szybciej niż zatankowanie samochodu benzynowego.
Oprócz szybkości technologia ta otwiera drzwi do bezprzewodowego ładowania na duże odległości. Wyeliminuje to potrzebę rozbudowanej fizycznej infrastruktury ładowania, sprawi, że posiadanie pojazdów elektrycznych będzie wygodniejsze i zwiększy dostęp do mobilności elektrycznej.
Przeszkody pozostają, ale postęp jest znaczący
Chociaż prototyp wykazuje obiecujące zachowanie energii (o sześć rzędów wielkości dłużej niż czas ładowania), praktyczne wdrożenie napotyka wyzwania. Główną przeszkodą jest wydłużenie czasu magazynowania energii. Zdaniem dr Quaha: “Kolejnym krokiem w przypadku baterii kwantowych jest teraz wydłużenie czasu magazynowania energii. Jeśli uda nam się pokonać tę barierę, będziemy jeszcze bliżej komercyjnie opłacalnych baterii kwantowych.”
CSIRO aktywnie poszukuje partnerów branżowych w celu przyspieszenia rozwoju. Nawet jeśli pełna komercjalizacja zajmie lata, badania potwierdzają przewidywania teoretyczne i dają wgląd w przyszłość, w której magazynowanie energii będzie szybsze, wydajniejsze i bezprzewodowe.
„Nasz demonstrator demonstruje szybkie, skalowalne ładowanie i magazynowanie energii w temperaturze pokojowej, kładąc podwaliny pod rozwiązania energetyczne nowej generacji”. – Doktor James Quach
Ten przełom może na nowo zdefiniować przemysł motoryzacyjny, nie tylko poprawiając prędkość ładowania, ale także zasadniczo zmieniając sposób zasilania pojazdów. Przyszłość magazynowania energii może być kwantowa, a Australia przoduje w tym zakresie.
