ACER_november Advertisement ACER_november Advertisement ACER_november Advertisement

Na 100% za pár sekúnd. Kvantové nabíjanie extrémne zrýchli nabíjanie elektromobilov

Technológie
10

Trh s elektromobilmi je jedno z najrýchlejšie rastúcich odvetví. Na rozdiel od tradičných automobilov, ktoré získavajú energiu spaľovaním uhľovodíkových palív, elektrické vozidlá využívajú na skladovanie energie batérie. Tie mali po dlhý čas oveľa nižšiu energetickú hustotu, ako ponúkali uhľovodíky, čo viedlo k veľmi nízkemu dojazdu prvých elektrických vozidiel. Postupné zlepšovanie batériových technológií však nakoniec umožnilo, aby sa dojazdy elektromobilov dostali na prijateľnú úroveň v porovnaní s autami spaľujúcimi benzín.

Napriek nedávnym zlepšeniam technológie batérií však dnešní majitelia elektrických vozidiel čelia inému problému: pomalému nabíjaniu batérie. V súčasnosti trvá úplné nabitie auta doma asi 10 hodín. Dokonca aj tie najrýchlejšie nabíjačky na nabíjacích staniciach potrebujú až 20 až 40 minút na úplné dobitie vozidiel, čo je pre zákazníkov stále dosť nepohodlné. Na riešenie tohto problému vedci hľadali odpovede v oblasti kvantovej fyziky. Napokon dospeli k objavu, že kvantové technológie môžu ponúknuť nové mechanizmy na rýchlejšie nabíjanie batérií.

Technológia kvantovej batérie bola prvýkrát navrhnutá v roku 2012. Predpokladalo sa, že kvantové zdroje, ako napríklad kvantové prepojenie, by sa mohli použiť na výrazné zrýchlenie procesu nabíjania batérie súčasným nabíjaním všetkých článkov v batérii kolektívnym spôsobom. To je mimoriadne zaujímavé, pretože moderné vysokokapacitné batérie môžu obsahovať množstvo článkov. Takéto kolektívne nabíjanie však nie je možné v klasických batériách, kde sa články nabíjajú paralelne nezávisle od seba. Výhodu tohto kolektívneho nabíjania oproti paralelnému možno merať pomerom nazývaným kvantová výhoda nabíjania.

Okolo roku 2017 si výskumníci všimli, že za touto kvantovou výhodou môžu byť dva možné zdroje, a to globálna operácia (pri ktorej všetky články komunikujú so všetkými ostatnými súčasne, teda „všetci sedia za jedným stolom“) a spojenie všetkých so všetkými (teda „veľa diskusií, ale každá diskusia má len dvoch účastníkov“). Nie je však jasné, či sú oba tieto zdroje potrebné a či existujú nejaké limity rýchlosti nabíjania, ktoré možno dosiahnuť. Vedci z Centra pre teoretickú fyziku zložitých systémov nedávno skúmali tieto otázky.

Dokument publikovaný v časopise Physical Review Letters ukázal, že spojenie „všetkého so všetkým“ je v kvantových batériách irelevantné a že prítomnosť globálnych operácií je jedinou zložkou kvantovej výhody. Skupina išla ešte ďalej a presne určila zdroj tejto výhody a dokonca poskytla jednoznačný spôsob navrhovania takýchto batérií. Okrem toho skupina dokázala presne kvantifikovať, akú rýchlosť nabíjania možno v tejto schéme dosiahnuť. Zatiaľ čo maximálna rýchlosť nabíjania v klasických batériách rastie lineárne s počtom článkov, štúdia ukázala, že kvantové batérie využívajúce globálnu operáciu môžu dosiahnuť kvadratický nárast rýchlosti nabíjania.

Ak vezmeme do úvahy typické elektrické vozidlo s batériou, ktorá obsahuje približne 200 článkov, využitie tohto kvantového nabíjania by viedlo k 200-násobnému zrýchleniu oproti klasickým batériám.  To znamená, že v domácnosti by sa čas nabíjania skrátil z 10 hodín približne na 3 minúty, zatiaľ čo na vysokorýchlostných nabíjacích staniciach by sa skrátil z 30 minút na niekoľko sekúnd.

Dôsledky kvantového nabíjania však môžu ďaleko presiahnuť elektromobily a spotrebnú elektroniku. Mohlo by napríklad nájsť využitie v budúcich elektrárňach využívajúcich jadrovú fúziu, ktoré vyžadujú nabíjanie a vybíjanie veľkého množstva energie v priebehu jedného okamihu. Samozrejme, treba prejsť dlhú cestu, kým sa tieto metódy budú môcť uplatniť v praxi.

Zdroj: phys.org.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

10 komentárov

Nezmysel reakcia na: Kvantové nabíjanie umožní extrémne zrýchlenie nabíjania elektromobilov

28.3.2022 23:03
Aj v sucasnosti sa vsetky clanky nabijaju naraz, nie postupne. Toto je cele uplna hlupost. Ak by si mal energiu dodat 200x rychlejsie, potrebujes 200 nasobny vykon. Pri 250kW nabijacke je to potom 50MW, teda jedna nabijacka stiahne stvrtinu vykonu jadrovej elektrarne. A to nehovorim.o prude 24tis amperov....
Reagovať

RE: Nezmysel reakcia na: Nezmysel

29.3.2022 00:03
Súhlas, evidentne autor článku o elektrine vie len to že elektrina kope a zásuvka môže byť " pod prúdom"
Hlavne ma pobavil dodatok že by sme mohli autá nabiť doma za 3 minúty... To by bola trafačka na dvore a poplatok za vstupný Istič
Reagovať

RE: RE: Nezmysel reakcia na: RE: Nezmysel

29.3.2022 16:03
Nevyznáš sa v tom. To čo popisuješ je klasický spôsob nabíjania, nie kvantový. Pri tom dané obmedzenia na trafo stanice apod. neplatia, keďže ide o rádovo efektívnejší spôsob využitia elektrickej energie vďaka kvantovému previazaniu.
Reagovať

"pri nabíjaní sa 90% energie vyplýtva na prekonanie bariéry elektrického odporu. " reakcia na: RE: RE: Nezmysel

30.3.2022 23:03
Ak by sa vyplytvalo 90% na to co popisujes tak by baterie boli suverejne najhlupejsi sposob uchovavania energie. Ucinnost nabijania baterii je 80-90%

RE: RE: RE: Nezmysel reakcia na: RE: RE: Nezmysel

30.3.2022 13:03
Áno, musí sa preniesť, ale teraz sa pri nabíjaní 90% energie vyplýtva na prekonanie bariéry elektrického odporu. Vďaka kvantovému previazaniu sa zvýši využitie spotrebovanej energie takmer na maximum. Navyše viacero kvantovo previazaných jontov sa nabije naraz nabitím jedného z nich, takže bude stačiť nabiť iba časť batérie a zvyšok sa prepne do nabitého stavu automaticky vďaka kvantovému previazaniu.

RE: RE: RE: Nezmysel reakcia na: RE: RE: Nezmysel

29.3.2022 19:03
Um... som laik, takze opravte ma. Necham sa poučiť. Ak mam do baterie dostať nejake mnozstco energie, toto sa musí cez prenosovú sustavu dostať z elektrarne do baterie. Takze to nabijanie povedzme 120kwh za 3 minuty, aj keby bolo mozne na urovmi bateria~nabíjačka, musí mať dostatok energie, ktorá bude prichádzať klasickou prenosovou sustavou. Neviem si nasl. 50rokov predstaviť aby mali byty schopnosť cez "hodiny" dostať 120kwh za 180sec. Tak to chapem ja - ze to nie je real.

Kvantove nabijanie reakcia na: Kvantové nabíjanie umožní extrémne zrýchlenie nabíjania elektromobilov

28.3.2022 21:03
Este vam chyba v clanku umela inteligencia a bude to komplet.
Reagovať

Žumpár Žilinka reakcia na: Kvantové nabíjanie umožní extrémne zrýchlenie nabíjania elektromobilov

28.3.2022 12:03
Ty by si nechcel nabijat elektromobil za par sekund?
Reagovať

RE: Žumpár Žilinka reakcia na: Žumpár Žilinka

29.3.2022 20:03
Ja mám doma elektromobil a nechcem nabíjať ani DC... Načo to je dobre? Ta rýchlosť? Len to ničí baktérie

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať