A fejlődés egyik fő kihívása megújuló energiák Hatékony energiatároló. Bár a napenergia az egyik legelérhetőbb, tárolása továbbra is kulcsfontosságú kihívást jelent a tömeges elterjedés eléréséhez. Jelenleg ennek az energiának a tárolása és szállítása olyan szempontok, amelyek innovatív megoldásokat igényelnek, hogy versenyképesebbé tegyék a globális piacokon.
Az egyik legújabb technológiai újítást egy kutatócsoport fejlesztette ki a Chalmers Műszaki Egyetem, Göteborgban, Svédországban. Ez a berendezés bebizonyította, hogy lehetséges a napenergia tárolása a kémiai folyadéknéven ismert molekuláris napenergia-rendszer. Ez az előrelépés új ajtókat nyit meg nagy mennyiségű napenergia hatékony és hosszú távú tárolására.
Hogyan működik a napenergia tárolása egy folyadékban?
Ennek az innovatív rendszernek a kulcsa egy speciális folyadékban rejlik, amelyet ha eltalál a napfényből származó fotonok, megváltoztatja molekuláris szerkezetét az energia tárolására. Ez a folyamat az úgynevezett izomerizáció, amelyben a folyadék molekulái átrendeződnek, hogy a napenergiát a kémiai kötésekben rögzítsék. izomerek.
Amikor a molekula átrendezi magát, az energia megmarad látensen tárolva és hosszú ideig elérhető, még normál környezeti hőmérséklet mellett is. Ez a rendszer rendkívül robusztus, és bizonyítottan ellenáll több mint 140 töltési és kisütési ciklusnak anélkül, hogy jelentős teljesítményromlást tapasztalna.
Ennek a fajta vegyszertárolásnak vannak előnyei a hagyományos akkumulátorokhoz képest, mivel napenergiát képes tárolni hőség és igény szerint felszabadítja egy katalizátoron keresztül, visszaállítva a molekulát eredeti formájába. Ez a technológia a napfény átalakítási hatékonyságát akár 80%, ami jelentős a megújuló energiák kontextusában.
Technológiai fejlődés: a kutatástól a gyakorlatig
Megkezdődött a folyadékkutatási projekt több mint hat évvel ezelőtt és megjelent a tudományos folyóiratban Energia és környezetvédelem. Eredetileg az alkalmazott eljárást ruténium, drága elem, és nagyon alacsony, mindössze 0,01%-os hatásfokkal rendelkezett. Évekig tartó fejlesztések után azonban a tudósoknak sikerült növelniük a hatékonyságot a tárolásig a napfény 1,1%-a amely látens kémiai energiaként hat a folyadékra.
Ezenkívül a ruténiumot olcsóbb alkatrészekre cserélték szén, hidrogén és nitrogén. Ez a változás lehetővé tette a hozzáférést egy költséghatékonyabb rendszerhez, amely lehetővé teszi a napenergia tárolását és felszabadítását a kezdeti költség töredékéért. A folyadék, amely szerves vegyületeken alapul, mint pl norbornadién, napfény hatására átalakul kvadriciklán, egy vegyület, amely molekuláris kötéseiben energiát tárol.
Gyakorlati alkalmazások és a rendszer élettartama
Ez a tárolórendszer azért vonzó, mert a tárolt napenergia alvó állapotban maradhat legfeljebb 18 évig. Ez azt jelenti, hogy a ma összegyűjtött energia még alacsony napsugárzású környezetben is felhasználható, mint például télen vagy éjszaka, növelve ezzel a mindennapi alkalmazások életképességét.
Ezen túlmenően ennek a folyadéknak a lehetséges alkalmazásai szélesek. Használatát javasolták a lakossági fűtés, mint például a vízmelegítőkben vagy az állandó hőforrást igénylő készülékekben, de olyan ipari alkalmazásokban is, mint pl sterilizáció és egyéb hőt igénylő folyamatok.
További előny, hogy a folyadék több ciklusban újratölthető és újrafelhasználható, így hosszú távon gazdaságos és hatékony rendszer működik. Eddig ez a folyadék jobban teljesít, mint 125 ciklus anélkül, hogy a molekulaszerkezetében bármilyen károsodást észlelnének, ami egyértelműen bizonyítja tartósságát.
A napelemes tárolórendszer jövője
A napelemes tárolórendszer fejlődését európai szinten is elismerték. 2020-ban a projekt kapott a 4,3 millió eurós finanszírozás az Európai Unió, amelynek célja nagyméretű prototípusok fejlesztése. Ez a beruházás előmozdítja a tesztelést, és végül elérhetővé teszi ezeket a rendszereket kereskedelmi használatra a következő 10 évben.
Ez a rendszer nemcsak a megújuló energia szektor számára ígér nagy ígéretet, hanem alacsony költsége, tartóssága és magas konverziós aránya miatt a klímaváltozás elleni küzdelemben is. Különösen a a katalizátorgyártás legújabb eredményei lehetővé tették a hő formájában felszabaduló energia jobb szabályozását, javítva a rendszer hatékonyságát, amikor az említett energiát ki kell nyerni.
Előrelépése a vizes elektrolízis kiegészítő megoldásként szintén teret hódít, lehetővé téve a napenergia-feleslegek tárolását hidrogén formájában, amely egy másik kulcsfontosságú energiahordozó, amely egyre népszerűbb, mivel képes kezelni a megújuló energiaellátás ingadozásait.
Ahogy folytatjuk az ilyen típusú technológiák fejlesztését és javítását, a napenergia kémiai folyadéktárolása forradalmasíthatja a napenergia kezelését, hatékony és méretezhető megoldást kínálva a tiszta, megújuló energia iránti növekvő kereslet kezelésére.
Ezekkel a fejlesztésekkel az emberiség a napenergia tárolásának és felhasználásának egyik leginnovatívabb megoldásával szembesülhet, nemcsak otthon, hanem számtalan ipari és kereskedelmi alkalmazásban is.