HE3DA spustila výrobu baterií. Bude pohánět i elektromobily Tesla?

Aktualizováno 21. 12. 2016 - upřesněna účinnost a energetická hustota baterie, doplněny informace o organizaci společnosti a o výrobě v Horní Suché.

Společnost HE3DA se ve svých počátcích potýkala hlavně s financováním. „S tímhle jsme obíhali investory a snažili se sehnat peníze,“ ukazuje Jan Procházka, vynálezce technologie HE3DA, mezi prsty drobnou patronu naplněnou speciální nanosměsí, která tvoří základ jeho baterií. Od té doby uběhlo 6 let a nyní společně s investory a náměstkem ministra průmyslu a obchodu spustil svou první výrobní linku, která vyrábí největší monočlánky na světě. A to je teprve začátek.

Vynálezce technologie HE3DA Jan Procházka

Investor Radomír Prus

Slavnostní spuštění výrobní linky za přítomnosti investorů Radomíra Pruse, Vladimíra Jirky a náměstka MPO Eduarda Muřického

Baterie

Jak již bylo na TZB-info zmíněno, jedná se o baterii s téměř ideálními parametry. S použitím speciálního nanomateriálu, který tvoří hlavní know-how firmy, může HE3DA stavět své baterie na elektrodách silných několik milimetrů. Se silnějšími elektrodami baterie dosahují kapacity 200 Wh/kg a mnohem lépe snášejí extrémní zacházení – rychlé nabíjení, zkrat, únik elektrolytu a další poškození. Takto zatížená baterie se výrazně nepřehřívá, a tak nehoří ani nevybuchuje.

Testovací baterie byly vystaveny např. úderům krumpáče, kladiva, vrtání vrtačkou nebo průstřelu samopalem, aniž by se vznítily. V popřední klasický separátor zmačkaný po zahřátí letlampou a separátor HE3DA.

K bezpečnosti dále přispívá nehořlavý separátor, který odděluje jednotlivé elektrody a výroba lisováním (viz níže), díky které baterie neobsahuje žádná pojiva. Tím se jednak snižuje vnitřní odpor a jednak se tím eliminují další hmoty uvnitř článku, které by mohly hořet. Celá technologie je tak mnohem robustnější, a tedy i bezpečnější.

Kromě bezpečnosti přináší koncepce HE3DA další výhody. Umožňuje výměnu elektrolytu, čímž se dá baterie chladit a čistit zevnitř. Účinnost baterie je 97 % a doba nabíjení aktuální 1kWh baterie je jedna hodina. Baterii lze velmi rychle vybíjet, funguje (a nedegraduje) i za vysokých teplot, nevadí ji nepravidelný provoz, zvládá 10 000 cyklů nabití a vybití a díky své jednoduchosti je plně recyklovatelná. Baterie má zatím omezenou funkci při nižších teplotách, ale i to je řešitelné výměnou elektrolytu.

Další výhodou baterie je možnost provozu v potenciostatickém režimu. To znamená, že ke svému provozu nepotřebuje řídící elektroniku, ale sama se přepíná z nabíjení do vybíjení podle toho, zda do ní proudí elektřina ze zdroje (nabíjení), nebo zda dodává elektřinu do sítě (odběr). S tímto režimem je baterie jako dělaná pro fotovoltaické elektrárny a další OZE, kterým umožňuje výraznou stabilizaci výroby. HE3DA za tím účelem postavila i demonstrační systém, na němž předvádí, jak tento režim vypadá v praxi.

Výrobní stadia současné baterie a prototyp 5kWh článku.

V rámci výzkumu se zkouší nová řešení. Toto je příklad uchycení baterie HE3DA na zadní stranu fotovoltaického panelu.

Baterii lze vyrobit v téměř libovolné kapacitě od miliampérhodin po (zatím) jednotky kilowatthodin. Takto velká a robustní baterie je mnohem vhodnější pro využití v energetice, než současná lithiová úložiště stavěná z tisíců malých článků (obvykle typu 18650 a 26650) primárně určených pro elektroniku. Právě energetika je prvním odvětvím, kam chce HE3DA svou baterii dodávat. Další oblastí jsou baterie do automobilů – jak elektrických, tak klasických – a skladování elektřiny v domácnostech.

Výroba a cena

Je to právě plán výrobního procesu, který technologii HE3DA odlišuje od jiných slibných technologií, které jsou teprve ve fázi prototypu. Výrobní proces HE3DA je jednoduchý a díky tomu i levný. Speciální nanomateriál je dvěma lisy stlačován do rámů a tak vznikají elektrody (jeden lis dělá anody, druhý katody). Ty jsou následně automaticky skládány na sebe a prokládány separátorem. Výsledný „sendvič“ je sešroubován dohromady, vložen do obalu, zalit elektrolytem, nabit a je připraven k použití.

Skládání baterie na výrobní lince

Skládání baterie na výrobní lince

Aktuálně vyráběný model má kapacitu 270 Ah při napětí 4 V (tj. cca 1 kWh), přičemž to je počáteční hodnota, od které se firma chce „odpíchnout“. V nejbližších letech by se měly začít vyrábět články i o kapacitě 5 a 10 kWh a v budoucnu až 100 kWh. Současná linka je přitom na změnu výrobního programu na články o jiné kapacitě připravená – stačí vyměnit formy a začít lisovat nové (větší nebo menší) elektrody, zbytek linky i výrobního procesu zůstane stejný.

Sériově vyrobený vnitřek 1kWh baterie

Obal na baterii HE3DA

Kompletní sériově vyrobená baterie HE3DA

Linka je podle ideje průmyslu 4.0 plně automatická, k hlídání a řízení provozu stačí jeden člověk. Nejen baterie, ale i takto postavený výrobní proces je produktem firmy, který bude dodávat zákazníkům „na míru“. Investor sdělí, jaké baterie chce vyrábět, koupí si licenci a HE3DA mu dodá technologie i materiály.

Výrobní linka HE3DA

Lis na elektrody

Nachystané elektrody se separátorem

Stanovení přesné ceny baterií vynálezci nechávají na obchodnících. Předpokládají však poloviční cenu oproti současným lithiovým technologiím. Nyní jede linka na zkušební výkon, ale po najetí do plného tempa po novém roce bude mít roční výrobu 10 MW kapacity. To je 3 – 5x víc, než srovnatelně velké linky na klasické lithiové baterie s taženými elektrodami. První kusy vyrobené „naostro“ příští rok poputují na certifikaci a po absolvování celého procesu půjdou do prodeje. Podle současných odhadů by se první sériově vyráběné baterie měly začít prodávat zhruba v polovině roku 2017.

Organizace a zdroje

Za názvem HE3DA stojí dvě společnosti. První, HE3DA s.r.o., je vlastník patentů a má na starosti vývoj baterií i výrobní technologie. Má kompletně české vlastníky, většinový podíl má podnikatel Radomír Prus. Druhá, dceřiná společnost HE3DA Technologies s.r.o., momentálně zajišťuje výrobu materiálů a strojů na výrobu baterií. V této dceřiné společnosti má minoritní podíl i čínský investor. Spolupráce s ním bude nakonec užší, než bylo původně zamýšleno, tak, aby patenty zůstaly v rukách českých vlastníků.

Pilotní výroba baterií v Praze-Letňanech spadá pod společnost HE3DA s.r.o. Jejím cílem je ověřit, jak bude výroba v praxi probíhat, vyzkoušet technologie a výrobní proces. Továrna na materiály, technologie a budoucí velkovýroba baterií v Horní Suché je v kompetenci HE3DA Technologies s.r.o.

Náměstek MPO Eduard Muřický při slavnostním otevření výrobní linky oznámil, že evropské státy včetně ČR jsou připraveny masivně investovat do elektromobility a související infrastruktury. Stát se staví také vstřícně také k projektu HE3DA. Ač firma stojí zcela na soukromých investicích a zatím o žádnou podporu ani dotace nepožádala, v dohledné době zástupci firmy plánují schůzku se zástupci MPO a MD, aby se dohodli na možné spolupráci při dalších aktivitách v ČR. Jedním z témat jsou určitě tuzemské zdroje lithia na Cínovci, které jsou největší v Evropě. Pokud by bylo možné české lithium hned v ČR zpracovávat, byla by to pro Českou republiku konkurenční výhoda.

Výroba v řádu gigawatthodin a expanze za hranice ČR

Dalšímu rozšiřování výroby nahrává vedle vlastní iniciativy firmy také vysoká poptávka. Větší výrobní provoz se staví v Horní Suché. Zatím zde HE3DA obývá jednu starou halu, kde vyrábí hlavně nanomateriály a brzy by se továrna měla rozrůst o další haly, u kterých teď probíhá územní a stavební řízení. Zde se již budou baterie vyrábět ve větším měřítku a počítá se s výrobou článků o velikosti 5 a 10 kWh.

Evoluce baterií HE3DA. Velká lesklá baterie uprostřed je první prototyp 1kWh článku, před ním pak aktuální podoba stejně velké baterie.

Výroba v největším objemu by však měla probíhat v zahraničí, nejprve na Slovensku. Ve spolupráci s nově založenou slovenskou společností Proma Energy (mateřská firma Proma se zaměřuje na projektování, prodej a výstavbu nemovitostí, mj. energeticky efektivních budov) má u Čadce vzniknout obří továrna s výrobou 1 GWh ročně. Pro srovnání, Tesla Gigafactory v Nevadě, zatím největší provoz tohoto druhu na světě, bude vyrábět 500 MWh. Výrobu v Čadci bude zajišťovat 36 výrobních linek, stroje a materiál (stejně jako do ostatních provozů) bude dodávat továrna v Horní Suché.

Ján Majerský, ředitel společnosti Proma, potvrdil, že pro továrnu již mají připravený pozemek, řeší se financování a následovat bude EIA. V jednání je i podpora slovenského státu této výrobě a spolupráce s univerzitami. Pokud vše dobře půjde, mohly by se první baterie v této továrně vyrobit už v roce 2018. O výstavbě dalších továren se jedná v Německu, kde již probíhají jednání se skupinou partnerů a investorů a měl by tam jít implementovat slovenský model. Další zemí, kde by mohla stát továrna HE3DA, je Španělsko.

Financování velkovýroben baterií pro nové investory zajišťuje investiční fond Solideus.

A co ta Tesla?

Zde baterie HE3DA posloužila k nastartování mohutného motoru Hummeru H2. Vedle něj tiše stojí elektromobil Tesla Model X

Při výše zmíněných informacích – dotažená velkovýroba levné, bezpečné a velkokapacitní baterie, vlastní zdroje lithia, podpora e-mobility a související infrastruktury ze strany EU i české vlády – se nabízí otázka souvislosti s nedávnou zprávou, že by první zahraniční továrna Tesly mohla stát v ČR. Na tuto otázku investor Radomír Prus odpověděl: „Zrovna tady byl jejich zástupce a domluvili jsme si schůzku na příští měsíc ... Zda v České republice bude stát továrna Tesly, to je jejich rozhodnutí, do toho my nevidíme. Oni zájem projevili, my jsme ho přivítali, a pokud Tesla bude v Čechách vyrábět, tak jsem přesvědčen, že bude vyrábět s naší technologií. Dokonce je možné, že bychom mohli vytvořit i společný podnik, to bych viděl jako velice schůdné. My máme technologie, oni mají poměrně velký kapitál, navíc je v ČR zajímavý vlastní zdroj lithia.“ Zdá se, že výstavba nové továrny Tesly v ČR a spolupráce s českými partnery by mohla být blíže, než se zdá. Koneckonců automobilový průmysl je v tuzemsku dobře zavedený. Ale jak podotýká Radomír Prus, konečné rozhodnutí je na Tesle a ta se k tomuto tématu zatím nijak oficiálně nevyjádřila.

HE3DA by chtěla být mozkem a lídrem toho oboru, který nyní vzniká. Cílem není jen prodávat licence, ale i se podílet na koncepci rozvoje nového oboru, který bude širší, než automobilový. Baterie budou v každém autě, ale navíc je po nich široká poptávka v energetice a pro obnovitelné zdroje.