Potraviny odložené v mrazničke na horšie časy sa po rozmrazení dajú bez problémov využiť. Rovnako chcú vedci uchovať energiu získavanú z prírodných zdrojov.

Ekologické hospodárenie sa nezaobíde bez problémov

Obnoviteľné zdroje za posledné roky zaznamenali rozmach svojej využiteľnosti. Slúžia ako ekologickejšia alternatíva oproti zaužívanému spaľovaniu fosílnych palív. Znižovanie emisií CO2 je prioritou pre zlepšenie zdravia našej planéty. Výroba veternej či slnečnej energie je však limitovaná prírodnými cyklami.

Všetku silu solárnych panelov treba okamžite využiť alebo uskladniť maximálne na pár dní. zdroj: unsplash.com

Prevádzkovatelia majú zabezpečené krátkodobé riešenia, no aj tie sa môžu stretnúť s komplikáciami. Najpoužívanejším mechanizmom je prečerpávacia vodná nádrž, avšak veľakrát dopláca na geologické a regulačné obmedzenia.

Klimaticky prospešná výroba zeleného vodíka by dokázala naplniť predstavy sezónneho skladovania. Pomyselnou brzdou je ale snaha prísť na to, kam s ním. Hromadné a predovšetkým dlhodobé uchovávanie vedie ku kontaminácii. Neskôr by sa musel zelený vodík pred použitím opäť čistiť, čo vedie k ďalšej spotrebe energie.

Výhodné „odloženie“ energie

Výskumníci z Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) vyvinuli riešenie pre uskladnenie, ktoré zvládne niekoľko mesiacov. Inovatívna batéria efektívne uchováva energiu celé mesiace bez toho, aby sa poškodila. Vytvorenie „zmrazovacej a rozmrazovacej batérie“ je krokom k batériám použiteľným na úsporu energie vo viacerých sezónach. Ak batéria vydrží celú jar, môže sa použiť na jeseň a naopak.

Koncept zmrazovania a rozmrazovania je známy každému, kto svoje auto nechal „odpočívať“ v garáži príliš dlho. Batérii to neprospieva a svojou nečinnosťou klesá jej efektívnosť. Pozoruhodné je, že batéria PNNL si počas 12 týždňov zachovala 92 percent svojej kapacity. Prototyp svojou veľkosťou pripomína hokejový puk. Vedci však aj tento pokrok vnímajú nanajvýš pozitívne. Prerušované zdroje energie – slnečné svetlo, vietor – tak budú mať oveľa dlhšiu životnosť.

Nižšie materiálové náklady

K spomínanému javu dochádza, pretože elektrolytom batérie je roztavená soľ – molekulárny príbuzný obyčajnej kuchynskej soli. Materiál je kvapalný pri vyšších teplotách, ale pevný pri izbovej teplote. Batéria sa najskôr nabije zahriatím až na 180 stupňov Celzia, čo umožňuje iónom pretekať cez tekutý elektrolyt a vytvárať chemickú energiu. Po úplnom nabití sa batéria ochladí na okolitú teplotu, preto elektrolyt stuhne. Stáva sa pevným a ióny, prepravujúce energiu, zostávajú takmer nehybné.

Energia nestráca na kvalite. Je konzervovaná, rovnako ako potraviny v mrazničke. zdroj: pexels.com

Zmrazovacia batéria obsahuje materiály, ktoré sa dajú bežne získať. Jednou z najväčších výhod zariadenia je zloženie súčiastky, nazývanej separátor. Umiestňuje sa medzi anódou a katódou, tie sú v tomto prípade z hliníka a niklu. Väčšina batérií z roztavenej soli s vyššou teplotou obsahuje keramický separátor. Jeho výroba si zvyčajne vyžaduje viac peňazí a hrozí jej vyššie riziko poškodenia. Batéria PNNL používa sklolaminát, a to vďaka stabilnej chémii batérie.

Takto sa výskumný tím vyhol vzácnym, drahým a vysoko reaktívnym materiálom. Ďalší bežný, lacný prvok, síru, doplnili do elektrolytu na zvýšenie energetickej kapacity batérie. „Zníženie nákladov na batérie je kľúčové. Preto sme si vybrali bežné, lacnejšie prvky a zamerali sa na odstránenie keramického separátora,“ hovorí Guosheng Li, vedúci štúdie.

Dôležitý krok vpred

Majitelia podnikov sa zaujímajú o celý proces využitia PNNL batérii do budúcnosti. Jarnú energiu by uložili do veľkých batérií a potom ju uvoľnili. Ideálne na konci roka, kedy sú vetry v regióne pomalé, hladina riek klesne a dopyt po elektrine vrcholí. Plusom batérií je takisto lepšia schopnosť verejných služieb prekonať výpadok prúdu počas silných búrok. Po hurikáne, lesnom požiari alebo inej pohrome by sa sprístupnilo veľké množstvo energie na dodanie do siete.

Keď batéria dosiahne optimálnu prevádzkovú teplotu, vybije sa a prináša energiu do siete. zdroj: pixabay.com

Výskumníci poukazujú na to, že sezónne batérie musia byť skonštruované tak, aby sa nabíjali a vybíjali len raz alebo dvakrát do roka. Na rozdiel od batérií určených na napájanie elektrických áut, notebookov alebo iných spotrebiteľských produktov nepotrebujú vydržať stovky či tisíce cyklov.

Vince Sprenkle, hlavný strategický poradca v PNNL predkladá jasnú predstavu. „Predstavte si veľkú batériu na 12-metrovom návese pri veternej elektrárni. Batéria sa nabije na jar a potom sa kamión odvezie po ceste do rozvodne, kde je batéria k dispozícii počas letných horúčav.“ Projekt by týmto spôsobom zvýšil používanie obnoviteľnej energie a uľahčil možnosti jej šírenia.

Zdroje: www.scitechdaily.com, www.techbox.sk

Zdroj titulnej fotografie: pexels.com