Energiatihedus

Akutootjate ning akutoitel töötavate seadmete tootjate suurim probleem ning väljakutse on võimalikult väikese massi ning ruumala juures salvestada võimalikult suur elektrilaeng. Elektritoiteallikate energiatihedus ja kasutegur on muutunud eriti aktuaalseks seoses kaasaskantavate seadmete massilise kasutamisega ja samuti akude kasutamisega energiaallikana autodel.

2006. aasta seisuga oli kõige suurema energiatihedusega liitiumioonaku energiatihedusega 140 Wh/kg.^[1]

Olgu meil alalisvoolu elektrimootor võimsusega 80 kW ehk 80 000 W, mida me soovime kasutada automootorina tavalises sõiduautos. Meie ülesanne on kokku panna akupatarei, mis suudaks mootorit täisvõimsusel toita 10 tundi (h) järjest. Meil on kasutamiseks liitiumioonakud, mille energiatihedus on 140 Wh/kg. Kui suure massiga (kg) saab see akupatarei olema?

Olgu energiatiheduse tähiseks e (Wh/kg), võimsuse tähiseks P (W), aja tähiseks t (h) ning massi tähiseks m (kg). Siis energiatihedus

${\displaystyle e={\frac {P\cdot t}{m}},}$ millest mass ${\displaystyle m={\frac {P\cdot t}{e}}.}$

Paneme tuletatud valemisse ülesandes antud arvväärtused sisse ning arvutame akupatarei massi:

${\displaystyle e={\frac {80000\cdot 10}{140}}=5714\;{\text{kg}}.}$

Kui me soovime 80 kW elektrimootorit täisvõimsusel toita 10 tundi akust, mille energiatihedus on 140 Wh/kg, siis peame kokku panema akupatarei massiga 5714 kg.

Akutootjad peavad kindlasti veel edasi töötama, sest tavaline sõiduauto sellist massi vastu ei pea.

• Keemiline vooluallikas
• Aku