Едно от основните предизвикателства в развитието на възобновяеми енергии Това е ефективно съхранение на енергия. Въпреки че слънчевата енергия е една от най-достъпните, нейното съхранение остава решаващо предизвикателство за постигане на масово приемане. В момента съхранението и транспортирането на тази енергия са аспекти, които се нуждаят от иновативни решения, за да я направят по-конкурентоспособна на световните пазари.
Една от най-новите технологични иновации е разработена от екип от изследователи от Технологичен университет Чалмърс, в Гьотеборг, Швеция. Това оборудване показа, че е възможно да се съхранява слънчева енергия в a химическа течностИзвестен като молекулярна слънчева топлинна система. Този напредък отваря нови врати за съхраняване на големи количества слънчева енергия ефективно и за дълги периоди от време.
Как работи съхранението на слънчева енергия във флуид?
Ключът към тази иновативна система се крие в специална течност, която, когато бъде ударена от фотони от слънчева светлина, променя молекулярната си структура, за да съхранява енергия. Този процес е известен като изомеризация, при което молекулите на течността се пренареждат, за да уловят слънчевата енергия в химическите връзки на изомери.
Когато молекулата се пренареди, енергията остава латентно съхранени и може да бъде на разположение за дълги периоди, дори при нормални температури на околната среда. Тази система е изключително здрава и е доказано, че издържа над 140 цикъла на зареждане и разреждане, без да има значително влошаване на производителността.
Този тип съхранение на химикали има предимства в сравнение с конвенционалните батерии, тъй като може да съхранява слънчева енергия под формата на топлина и го освобождават при поискване чрез катализатор, връщайки молекулата в първоначалната й форма. Тази технология е показала ефективност на преобразуване на слънчевата светлина до 80%, нещо значително в контекста на възобновяемите енергии.
Технологичен напредък: от изследване към практика
Проектът за изследване на течности започна преди повече от шест години и е публикуван в научното списание Енергия и околна среда. Първоначално използваният процес рутений, скъп елемент и имаше много ниска ефективност от само 0,01%. Въпреки това, след години на подобрения, учените успяха да увеличат ефективността до съхраняването на 1,1% слънчева светлина който засяга течността като латентна химическа енергия.
В допълнение, рутеният е заменен от по-евтини компоненти, базирани на въглерод, водород и азот. Тази промяна позволи достъп до по-рентабилна система, с възможност за съхраняване и освобождаване на слънчева енергия на част от първоначалната цена. Течността, която се основава на органични съединения като напр норборнадиен, се трансформира при излагане на слънчева светлина в квадрициклан, съединение, което съхранява енергия в своите молекулни връзки.
Практически приложения и живот на системата
Тази система за съхранение е привлекателна, защото съхранената слънчева енергия може да остане в латентно състояние до 18 години. Това означава, че енергията, събрана днес, може да се използва дори в среда с ниска слънчева радиация, като зимата или през нощта, увеличавайки нейната жизнеспособност за ежедневни приложения.
Освен това, потенциалните приложения на тази течност са огромни. Използването му е предложено в системи на жилищно отопление, като например в бойлери или уреди, които се нуждаят от постоянен източник на топлина, но също и в промишлени приложения, като напр стерилизация и други процеси, които изискват топлина.
Допълнително предимство е, че течността може да се презарежда и използва повторно в множество цикли, осигурявайки икономична и ефективна система в дългосрочен план. Досега е доказано, че тази течност има повече от 125 цикъла без да бъдат идентифицирани повреди в молекулярната му структура, което е ясно доказателство за неговата издръжливост.
Бъдещето на слънчевата система за съхранение
Напредъкът в тази соларна система за съхранение е признат на европейско ниво. През 2020 г. проектът получи a финансиране от 4,3 милиона евро от Европейския съюз, насочен към разработване на мащабни прототипи. Тази инвестиция ще ускори тестването и в крайна сметка ще направи тези системи достъпни за търговска употреба през следващите 10 години.
Тази система не само има голямо обещание за сектора на възобновяемата енергия, но и за борбата с изменението на климата поради ниската си цена, издръжливост и висок процент на преобразуване. По-специално, на последните постижения в производството на катализатори направиха възможно по-добър контрол на освобождаването на енергия под формата на топлина, подобрявайки ефективността на системата, когато споменатата енергия трябва да бъде извлечена.
Авансът на водна електролиза като допълващо решение то също набира популярност, позволявайки слънчевите излишъци да се съхраняват под формата на водород, друг ключов енергиен вектор, който става все по-популярен поради способността си да управлява колебанията във възобновяемите доставки.
Тъй като продължаваме да развиваме и подобряваме тези видове технологии, съхранението на слънчева енергия в химически течности може да революционизира начина, по който управляваме слънчевата енергия, осигурявайки ефективно и мащабируемо решение за справяне с нарастващото търсене на чиста, възобновяема енергия.
С тези постижения човечеството може да се изправи пред едно от най-иновативните решения за съхранение и използване на слънчева енергия не само у дома, но и в безброй индустриални и търговски приложения.