Miközben a világ kutatás-fejlesztési potenciáljának jó része azon munkálkodik, hogy lecserélje az akkumulátorokban a folyékony, lítium alapú elektrolitot szilárdtestre, addig a közelmúlt egyik legnagyobb iparági híre az volt, hogy megépítették az eszközt, amely 18 évig képes tárolni a napenergiát, mégpedig folyadékban. Ebből is látszik, mennyire szerteágazó lehetőségek rejlenek még az energiatárolás megoldásaiban a kutatók számára.
Kezdjük az elsőnél, ahol rögvest árnyalni is kell a képet. A valóságban ugyanis a svéd–kínai kutatócsoport „mindössze három hónap után tudta újra elektromos árammá alakítani azt a folyadékban tárolt napenergiát, amelyet az általuk tervezett mikrochipben tároltak el. Miután eredményeiket közzétették a Cell Reports Physical Science című szaklapban, a szakemberek abban bíznak, hogy ezzel a cseppet sem hétköznapinak mondható megoldással radikálisan át lehet majd alakítani a napenergia hasznosításáról alkotott képet, és az eszközzel várhatóan a fent említett 18 év után is kinyerhető és felhasználható az eltárolt energia. Ez pedig azt jelenti, hogy a nyáron termelt áramot könnyedén használhatják akár a téli fűtésre, világításra, bármely elektromos eszköz táplálására. Ez pedig valóban forradalmat jelentene a megújuló energiaforrások világában, elindíthatja annak szárnyalását.
Mondanunk sem kell, a kutatások nem ma kezdődtek. A göteborgi Chalmers Műszaki Egyetem tudósai még 2017-ben hozták létre azt az energiarendszert, amely lehetővé teszi a napenergia akár 18 évig tartó befogását és tárolását, majd szükség esetén hő formájában történő felszabadítását. A közelmúltban a kutatóknak sikerült elérniük, hogy a rendszer egy termoelektromos generátorhoz csatlakoztatva áramot termeljen. A Chalmersben még 2017-ben létrehozott napenergia-rendszer a „MOST”(Molecular Solar Thermal Energy Storage Systems) nevet viseli. A technológia alapja egy speciálisan kialakított, szénből, hidrogénből és nitrogénből álló molekula, amely megváltoztatja alakját, amikor napfénnyel érintkezik, átrendezi a szenet, a nitrogént és a hidrogént, így izomer keletkezik. A molekula alakja „energiagazdag izomerré” változik, azaz olyan molekulává, amely ugyanazokból az atomokból áll, de azok más módon rendeződnek egymás mellé. Az izomer ezután folyékony formában tárolható, hogy később szükség esetén, például éjszaka vagy télen felhasználható legyen. A katalizátor a megtakarított energiát hő formájában szabadítja fel, miközben a molekula visszanyeri eredeti alakját, és újra felhasználhatóvá válik.
„A napenergiát így időjárástól, napszaktól, évszaktól vagy földrajzi elhelyezkedéstől függetlenül használhatjuk áramtermelésre”– állítja a még korai stádiumban lévő fejlesztésről Kasper Moth-Poulsen kutatásvezető, a Chalmers Kémiai és Vegyészmérnöki Tanszékének professzora.
Amint azt a megjelent tanulmány részletezi, ezt a modellt most egy lépéssel tovább vitték.A svéd kutatók a napenergiával feltöltött egyedi molekulájukat elküldték a Sanghaji Jiao Tong Egyetem munkatársainak. Ott az energiát „felszabadították”, és az általuk kifejlesztett generátor segítségével elektromossággá alakították át. „A generátor egy ultravékony chip, amelyet be lehetne építeni olyan elektronikai eszközökbe, mint a fejhallgatók, okosórák és telefonok”– mondta Zhihang Wang, a Chalmers Műszaki Egyetem kutatója, aki nagyon ígéretesnek nevezte a koncepciót.
Az eszköz potenciálisan helyettesítheti az akkumulátorokat és a napelemeket, finomhangolva a Nap bőséges energiájának felhasználási módját. Ennek a zárt, körkörös rendszernek az a szépsége, hogy CO2-kibocsátás nélkül működik, azaz nagy lehetőségeket rejt a megújuló energiával való felhasználáshoz.
A projektben részt vevő különböző kutatócsoportokkal együtt Chalmersben most a rendszer racionalizálásán dolgoznak. Növelni szeretnék a kinyerhető villamos energia vagy hő mennyiségét. A szakemberek szerint bár a rendszer egyszerű anyagokra épül, a szélesebb körű bevezetés előtt még úgy kell átalakítani, hogy előállítása költséghatékony legyen.
A másik markáns irány a szilárdtest akkumulátoroké. Szakemberek szerint ezek gyártási kapacitása ebben az esztendőben új szintre lép, eléri az 1 gigawattórát a két nagy gyártó, a tajvani Pro Logium és a francia Blue Solutions (Bolloré) kapacitásbővítéseinek köszönhetően. Rory McNulty, a Benchmark Mineral Intelligence elemzője úgy véli, 2024-re már jó pár szereplő fog külön-külön is gigawattórás nagyságrendű gyártási kapacitással rendelkezni.
A léptékváltásban azonban nem csak ők vesznek részt. Március közepén indultak a Samsung SDI 6500 m2-es kutatóközpontjának és kísérleti gyártósorának kivitelezési munkái. A szilárdtest-akkumulátorok fejlesztésének köszönhetőenpár éven belül Koreában is kezdődhet a próbagyártás. De Kínában sem tétlenkednek. Hogy csak egy példát említsünk, a kínai startup, a Csing Tao ugyancsak idén kezdte építeni – 710 millió eurós beruházással – saját szilárdtest-akkumulátor fejlesztőüzemét, ami a végső fázisában a 10 gigawattórás kapacitást is el fogja érni. Mindeközben Amerikában a Fordot, a BMW-t és az SK Innovationtis magában foglaló konzorcium, a coloradói székhelyű Solid Power kezdett látványos fejlesztésbe, de semmiképpen ne feledkezzünk meg az izraeli fejlesztésekről sem!
De miért is ennyire csábítóak a szilárdtest-akkumulátorok? Mert szilárd elektrolittal helyettesítik a lítiumion-akkumulátorokban alkalmazott mérgező és gyúlékony folyékony elektrolitot. Ennek köszönhetően nagyobb biztonságot, nagyobb energiasűrűséget, hosszabb élettartamot és rövidebb töltési időt tudnak elérni, ami a felhasználók számára meglehetősen szép ígéretnek hangzik.
(A cikk eredetileg a Zöld Ipar Magazin 2022 júniusi számában jelent meg nyomtatásban.)
További hírek a kategóriából
