Solárne panely vyrábajú elektrinu spoľahlivo, kým svieti slnko. Keď sa zotmie, výkon padá a bez drahého úložiska ostáva domácnosť či firma odkázaná na sieť. Práve skladovanie je dnes jedna z najväčších bŕzd solárnej energie. Vedci z University of California v Santa Barbara teraz ukázali iný trik než batérie: energiu nechcú ukladať do článkov, ale priamo do molekúl v tekutine.
Tekutina, ktorá sa „nabije“ slnkom
Nový koncept neukladá elektrinu, ale teplo. Vedci vyvinuli opakovane použiteľnú molekulu v kvapaline, ktorá po dopade slnečného žiarenia zmení tvar a energiu uväzní v chemických väzbách.
Funguje to ako stlačená pružina. Molekula sa po „nabíjaní“ drží v energeticky vyššom stave a čaká, kým dostane impulz. napríklad katalyzátor alebo malé zahriatie. Vtedy sa vráti do pôvodnej podoby a uložená energia sa uvoľní ako teplo.
Centrom výskumu je molekula s názvom pyrimidón. Pri slnečnom žiarení sa preklopí do inej konfigurácie, energiu uzamkne a následne ju vie na povel vypustiť.
Pripomína to samozatmavovacie okuliare
Princíp je prekvapivo podobný fotochromatickým okuliarom. Na slnku stmavnú, v interiéri sa vrátia do pôvodného stavu, len namiesto farby sa tu mení tvar molekuly a výsledkom nie je odtieň šošoviek, ale uložené teplo.
Vedci sa pri návrhu pyrimidónu inšpirovali aj DNA. Jej štruktúra pripomína stavebné prvky, ktoré dokážu prechádzať reverzibilnými zmenami pri pôsobení UV svetla. Kľúčová bola aj stabilita: materiál musí zvládnuť opakované „nabíjanie“ a „vybíjanie“ bez toho, aby sa rozpadal.
Najzaujímavejšie číslo je energetická hustota. Molekula má podľa tímu uložiť viac než 1,6 megajoulu na kilogram. Pri lítiovo-iónových batériách sa uvádza približne 0,9 megajoulu na kilogram v porovnateľných tepelných prepočtoch.
Nie je to teda ďalšia batéria do garáže. Je to materiál, ktorý má fungovať ako tepelná banka – odložiť slnečnú energiu a neskôr ju vydať v podobe tepla.
V laboratóriu s tým dokázali variť vodu
V testoch ukázali, že uvoľnené teplo má reálny výkon: po spustení reakcie dokázalo za bežných podmienok zohriať systém tak, že sa dala priviesť voda do varu. To nie je efektný trik, ale základná skúška, či energia vystačí na užitočnú prácu.
A práve teplo je často podceňovaná časť energetiky. Kúrenie, teplá voda a množstvo priemyselných procesov stoja na tepelnej energii a dnes ju vo veľkom vyrábame z fosílnych palív.
Kde by sa to mohlo objaviť ako prvé
Predstava do praxe znie jednoducho: tekutina by cez deň cirkulovala v solárnom kolektore na streche a „nabíjala sa“ svetlom. Potom by sa odložila do nádrže a večer by sa cez výmenník uvoľnilo teplo tam, kde treba.
Keďže ide o kvapalinu, systém sa dá navrhnúť podobne ako dnešné solárne termické okruhy:
- zásobníky na uloženú „nabité“ médium
- čerpadlá a potrubia na cirkuláciu
- spúšťací mechanizmus (katalyzátor alebo riadené zahriatie) na uvoľnenie tepla
V hre sú domácnosti, ohrev vody, menšie off-grid riešenia, ale aj priemysel, ktorý potrebuje teplo v presnom čase, nie iba vtedy, keď svieti slnko.
Batérie to nenahradí
Výskum je zatiaľ v skoršej fáze a vedci hovoria najmä o tom, čo treba vylepšiť: lepšie pohlcovanie slnečného spektra, vyššia kapacita a cesta k veľkým, bezpečným systémom.
Mohlo by vás zaujímať:
- Netflix spája sily s Benom Affleckom. Zamerali sa na umelú inteligenciu
- Pod zemou je neviditeľná sieť, ktorá vyživuje krajinu
- Zem sa prehrieva ako smartfón: Dá sa ešte zastaviť jej prehrievanie?
Ak sa to podarí, večerné kúrenie či teplá sprcha nebudú odkázané na batériu ani na plyn. Stačiť môže nádrž s tekutinou, v ktorej je uložené popoludňajšie slnko – pripravené uvoľniť sa vtedy, keď dom naozaj začína žiť.
