Jedan od glavnih izazova u razvoju obnovljivih izvora energije je efikasno skladištenje energije. Iako je solarna energija jedna od najpristupačnijih, njeno skladištenje ostaje ključni izazov za postizanje njene široke primjene. Trenutno su skladištenje i transport ove energije aspekti koji zahtijevaju inovativna rješenja kako bi bila konkurentnija na globalnim tržištima.
Jednu od najnovijih tehnoloških inovacija razvio je tim istraživača na Tehnološkom univerzitetu Chalmers u Göteborgu, u Švedskoj. Ovaj tim je pokazao da je moguće skladištiti solarnu energiju u hemijskoj tekućini , poznatoj kao molekularni solarni termalni sistem . Ovaj napredak otvara nova vrata za efikasno skladištenje velikih količina solarne energije tokom dužih vremenskih perioda.
Kako funkcioniše skladištenje solarne energije u fluidu?
Ključ ovog inovativnog sistema leži u posebnoj tečnosti koja, kada je pogode fotoni sunčeve svjetlosti , mijenja svoju molekularnu strukturu kako bi uskladištila energiju. Ovaj proces je poznat kao izomerizacija , u kojem se molekule tečnosti preuređuju kako bi uhvatile sunčevu energiju u hemijskim vezama izomera.
Kada se molekula preuredi, energija se latentno skladišti i može biti dostupna duži period, čak i pri normalnim temperaturama okoline. Ovaj sistem je izuzetno robustan i dokazano je da izdrži više od 140 ciklusa punjenja i pražnjenja bez značajnog smanjenja performansi.
Ova vrsta hemijskog skladištenja ima prednosti u poređenju sa konvencionalnim baterijama, jer može skladištiti solarnu energiju kao toplotu i oslobađati je po potrebi putem katalizatora, vraćajući molekulu u prvobitni oblik. Ova tehnologija je pokazala efikasnost solarne konverzije do 80% , što je značajna brojka u kontekstu obnovljivih izvora energije.
Tehnološki napredak: od istraživanja do prakse
Istraživački projekat o fluidu započeo je prije više od šest godina i objavljen je u naučnom časopisu Energy & Environmental . U početku je proces koristio rutenijum , skup element, i imao je vrlo nisku efikasnost od samo 0,01%. Međutim, nakon godina poboljšanja, naučnici su uspjeli povećati efikasnost do tačke u kojoj se 1,1% sunčeve svjetlosti koja pada na fluid skladišti kao latentna hemijska energija.
Nadalje, rutenijum je zamijenjen ekonomičnijim komponentama na bazi ugljika, vodika i dušika . Ova promjena je omogućila isplativiji sistem, sposoban za skladištenje i oslobađanje solarne energije uz znatno nižu cijenu od početne. Fluid, koji se zasniva na organskim spojevima poput norbornadiena , transformiše se izlaganjem sunčevoj svjetlosti u kvadriciklan , spoj koji skladišti energiju u svojim molekularnim vezama.
Praktične primjene i vijek trajanja sistema
Ovaj sistem skladištenja je atraktivan jer uskladištena solarna energija može ostati neaktivna do 18 godina . To znači da bi se energija prikupljena danas mogla koristiti čak i u okruženjima sa niskim sunčevim zračenjem, kao što su zima ili noću, što povećava njenu održivost za svakodnevnu primjenu.
Nadalje, potencijalne primjene ovog fluida su ogromne. Njegova upotreba je predložena u stambenim sistemima grijanja , kao što su bojleri ili uređaji koji zahtijevaju stalan izvor toplote, ali i u industrijskim primjenama kao što su sterilizacija i drugi procesi koji zahtijevaju toplotu.
Jedna od dodatnih prednosti je ta što se tečnost može puniti i ponovo koristiti u više ciklusa, što osigurava isplativ i efikasan sistem na dugi rok. Do danas je ova tečnost demonstrirala preko 125 ciklusa bez ikakvog identifikovanog oštećenja njene molekularne strukture, što je jasan dokaz njene trajnosti.
Budućnost solarnog sistema za skladištenje
Napredak u ovom sistemu za skladištenje solarne energije prepoznat je na evropskom nivou. U 2020. godini, projekat je od Evropske unije dobio 4,3 miliona eura finansiranja za razvoj prototipova velikih razmjera. Ova investicija će omogućiti daljnja testiranja i, na kraju, učiniti ove sisteme dostupnim za komercijalnu upotrebu u narednih 10 godina.
Ovaj sistem nosi velika obećanja ne samo za sektor obnovljivih izvora energije, već i za borbu protiv klimatskih promjena zbog niske cijene, izdržljivosti i visoke stope konverzije. Konkretno, nedavni napredak u proizvodnji katalizatora omogućio je bolju kontrolu oslobađanja energije kao toplote, poboljšavajući efikasnost sistema kada je tu energiju potrebno izdvojiti.
Napredak vodene elektrolize kao komplementarnog rješenja također dobija na značaju, omogućavajući skladištenje solarnih viškova u obliku vodika, još jednog ključnog energetskog vektora koji postaje sve popularniji zbog svoje sposobnosti upravljanja fluktuacijama u obnovljivim izvorima energije.
Kako nastavljamo da razvijamo i unapređujemo ove vrste tehnologija, skladištenje solarne energije hemijskim fluidima moglo bi revolucionisati način na koji upravljamo solarnom energijom, pružajući efikasno i skalabilno rešenje za suočavanje sa rastućom potražnjom za čistom, obnovljivom energijom.
S ovim napretkom, čovječanstvo bi se moglo suočiti s jednim od najinovativnijih rješenja za skladištenje i korištenje solarne energije, ne samo kod kuće, već iu bezbrojnim industrijskim i komercijalnim primjenama.