Przyszłość energii słonecznej właśnie stała się jaśniejsza dzięki temu „ultracienkiemu” urządzeniu do przekształcania zmagazynowanej energii w energię elektryczną.
Elektronika zasilana energią słoneczną jest o krok bliżej do tego, aby stać się codzienną częścią naszego życia dzięki „radykalnemu” nowemu przełomowi naukowemu.
W 2017 r. naukowcy ze szwedzkiego uniwersytetu stworzyli system energetyczny, który umożliwia wychwytywanie i magazynowanie energii słonecznej przez okres do 18 lat, a następnie uwalnianie jej w postaci ciepła w razie potrzeby.
Teraz naukowcom udało się zmusić system do wytwarzania energii elektrycznej poprzez podłączenie go do generatora termoelektrycznego. Koncepcja została opracowana na Politechnice Chalmers w Göteborgu w 2022 r. Może utorować drogę samoładującym się urządzeniom elektronicznym, które na żądanie korzystają z zmagazynowanej energii słonecznej.
„To radykalnie nowy sposób wytwarzania energii elektrycznej z energii słonecznej. Oznacza to, że możemy wykorzystać energię słoneczną do produkcji energii elektrycznej niezależnie od pogody, pory dnia, pory roku czy położenia geograficznego” – wyjaśnia kierownik badań Kasper Moth-Poulsen, profesor na Wydziale Chemii i Inżynierii Chemicznej w Chalmers.
„Jestem bardzo podekscytowany tą pracą” – dodaje. „Mamy nadzieję, że wraz z przyszłym rozwojem będzie to ważna część przyszłego systemu energetycznego”.
Jak można magazynować energię słoneczną?
Energia słoneczna jest zmienną odnawialną, ponieważ w większości działa tylko wtedy, gdy świeci słońce. Jednak technologia zwalczania tej szeroko dyskutowanej wady jest już rozwijana w szybkim tempie.
Z odpadów roślinnych wykonano panele słoneczne, które pochłaniają światło UV nawet w pochmurne dni, natomiast stworzono „nocne panele słoneczne”, które działają nawet po zachodzie słońca.
Inną sprawą jest długoterminowe magazynowanie generowanej przez nie energii. System energii słonecznej stworzony w Chalmers w 2017 roku jest znany jako „MOST”, co oznacza molekularne systemy magazynowania słonecznej energii cieplnej.
Technologia opiera się na specjalnie zaprojektowanej cząsteczce węgla, wodoru i azotu, która zmienia kształt pod wpływem światła słonecznego.
Zmienia kształt w „izomer bogaty w energię” – cząsteczkę złożoną z tych samych atomów, ale ułożonych razem w inny sposób. Izomer można następnie przechowywać w postaci płynnej do późniejszego wykorzystania w razie potrzeby, na przykład w nocy lub w środku zimy.
Katalizator uwalnia zaoszczędzoną energię w postaci ciepła, przywracając cząsteczce jej pierwotny kształt, gotową do ponownego użycia.
Przez lata badacze udoskonalili system do tego stopnia, że obecnie możliwe jest magazynowanie energii przez niesamowite 18 lat.
„Ultracienki” chip zamienia zmagazynowaną energię słoneczną w energię elektryczną
Jak szczegółowo opisano w nowym badaniu opublikowanym w zeszłym miesiącu w Cell Reports Physical Science, model ten został teraz posunięty o krok dalej.
Szwedzcy badacze wysłali swoją unikalną cząsteczkę wypełnioną energią słoneczną do kolegów z Uniwersytetu Jiao Tong w Szanghaju. Tam energia została uwolniona i przekształcona w energię elektryczną za pomocą opracowanego przez nich generatora.
Zasadniczo szwedzkie słońce zostało wysłane na drugi koniec świata i zamienione na energię elektryczną w Chinach.
„Generator to ultracienki chip, który można zintegrować z urządzeniami elektronicznymi, takimi jak słuchawki, inteligentne zegarki i telefony” – mówi badacz Zhihang Wang z Politechniki Chalmers.
„Jak dotąd wygenerowaliśmy jedynie niewielkie ilości energii elektrycznej, ale nowe wyniki pokazują, że koncepcja naprawdę się sprawdza. Wygląda bardzo obiecująco.”
Urządzenie mogłoby potencjalnie zastąpić baterie i ogniwa słoneczne, dostosowując sposób, w jaki wykorzystujemy obfitą energię słoneczną.
Zmagazynowana energia słoneczna: pozbawiony paliw kopalnych i pozbawiony emisji sposób wytwarzania energii elektrycznej
Piękno tego zamkniętego systemu o obiegu zamkniętym polega na tym, że działa on bez emisji CO2, co oznacza, że ma ogromny potencjał wykorzystania energii odnawialnej.
Z najnowszego raportu Międzyrządowego Zespołu ONZ ds. Zmian Klimatu (IPCC) wynika w przeważającej mierze jasno, że musimy znacznie, znacznie szybciej zwiększyć wykorzystanie energii odnawialnej i odchodzić od paliw kopalnych, aby zapewnić bezpieczną przyszłość klimatyczną.
Chociaż takie znaczące postępy w dziedzinie energii słonecznej dają nadzieję, naukowcy ostrzegają, że wdrożenie tej technologii w naszym życiu zajmie trochę czasu. Zauważają, że zanim będziemy mogli ładować nasze gadżety lub ogrzewać domy energią słoneczną zmagazynowaną w systemie, pozostaje wiele badań i rozwoju.
„Wspólnie z różnymi grupami badawczymi biorącymi udział w projekcie pracujemy obecnie nad usprawnieniem systemu”, mówi Moth-Poulsen. „Należy zwiększyć ilość energii elektrycznej lub ciepła, którą może uzyskać”.
Dodaje, że choć system opiera się na prostych materiałach, to przed wprowadzeniem go na szerszą skalę trzeba go dostosować tak, aby był opłacalny w produkcji.
