Kausiluontoisen energian varastointia

Pacific Northwest National Laboratoryn (PNNL) tieteilijät ovat luoneet sähköverkkoon suunnitellun akun, joka lukitsee energian kuukausiksi menettämättä paljoakaan tallennetusta kapasiteetista.

Suurempi kuva

Akku ladataan kuumentamalla se ensin 180 celsiusasteeseen, jolloin ionit voivat virrata nestemäisen elektrolyytin läpi kemiallisen energian luomiseksi. Kun akku jäähtyy huonelämpötilaan se käytännössä lukitsee akun energian. Elektrolyytti muuttuu kiinteäksi ja energiaa kuljettavat ionit pysyvät lähes paikallaan. Kun energiaa tarvitaan, akku lämmitetään uudelleen ja energia voi virrata.

Ryhmä vältti harvinaisia, kalliita ja erittäin reaktiivisia materiaaleja. Sen sijaan alumiini-nikkeli sulasuola -akku on täynnä maapallon runsaita tavallisia materiaaleja. Tyypillisesti korkeamman lämpötilan sulasuolan akut vaativat kalliin keraamisen erottimen. PNNL-akun erottimessa käytetään yksinkertaista lasikuitua, mikä on mahdollista akun vakaan kemian ansiosta.

Akun energia varastoituu materiaalikustannuksiin, jotka ovat noin 23 dollaria kilowattitunnilta. Ryhmä tutkii halvemman raudan käyttöä toivoen, että materiaalikustannukset laskettaisiin noin 6 dollariin kilowattitunnilta, mikä on noin 15 kertaa vähemmän kuin nykyisten litiumioniakkujen materiaalikustannukset.

Kokeissa tutkijoiden jäädytys-sulatusakku on säilyttänyt 92 prosenttia kapasiteetistaan 12 viikon ajan. Akun teoreettinen energiatiheys on 260 wattituntia kiloa kohden, mikä on korkeampi kuin nykypäivän lyijyhappo- ja virtausakut.

Alkujaan Chalmersin teknillisessä yliopistossa tehty aurinkoenergian varastoinnin tutkimus voisi johtaa itselatautuvaan elektroniikkaan, jossa hyödynnetään varastoitua aurinkoenergiaa tarpeen mukaan.

Teknologia perustuu Molecular Solar Thermal Energy Storage Systemsiin (MOST), joka esiteltiin vuonna 2018. Se perustuu erityisesti suunniteltuun molekyyliin, joka muuttaa muotoaan joutuessaan kosketuksiin auringonvalon kanssa.

Uusi tutkimus toteutettiin yhteistyössä Shanghain tutkijoiden kanssa, ja se vie MOST-järjestelmää askeleen pidemmälle selvittämällä, kuinka se voidaan yhdistää kompaktiin lämpösähkögeneraattoriin aurinkoenergian muuntamiseksi sähköksi.

Ruotsalaiset tutkijat lähettivät aurinkoenergialla ladatut molekyylinsä kollegoilleen Tao Lille ja Zhiyu Hulle Shanghai Jiao Tong -yliopistoon, jossa energia vapautettiin ja muutettiin sähköksi heidän kehittämän MEMS-pohjaisen lämpösähkögeneraattorin avulla.

Kiinassa kahden MOST-parin fotofysikaaliset ominaisuudet karakterisoitiin sekä nesteessä, jossa on katalyyttinen kiertojärjestelmä, että faasimuutoksiin kykenevässä puhtaassa kalvossa.

Niiden sopivat fotofysikaaliset ominaisuudet mahdollistavat niiden yhdistämisen yksittäin mikrosähkömekaaniseen ultraohueen termosähköiseen siruun käyttääksemme varastoitunutta aurinkoenergiaa sähköntuotantoon.

Suurempi kuva

Generaattori pystyy tuottamaan konseptin osoituksena 0,1 nW:n tehon ja tilavuusyksikkötehon jopa 1,3 W m ⁻³.

Aiheesta aiemmin:

Jakeluverkon sähkövarasto viidenneksen hinnalla

Yhä vihreämpiä virtausakkuja

Läpimurtoja litium-happi akun tutkimuksissa