Az Egyesült Arab Emírségek sivatagaiban egy hatalmas tisztaenergia-projekt – amely nagyjából 12 600 futballpálya méretű területet ölel fel – áttörést készül elérni: napelemes energiát használva biztosít áramot félmillió otthon számára az éjszaka folyamán. Az öböl menti állam folyamatosan épít ki 5,2 gigawatt (GW) napelemes kapacitást 19 gigawattóra (GWh) akkumulátoros tárolással, hogy létrehozza a világ legnagyobb akkumulátorrendszerét.
Eközben mintegy 7500 mérföldnyire, a coloradói US Nemzeti Megújuló Energia Laboratóriumban kutatók és mérnökök a valaha készült legkisebb akkumulátorok némelyikét fejlesztik. Ezek aprók a megújuló energia tárolására használt hálózati méretű lítium-ion akkumulátorokhoz képest. Céljuk, hogy elektronikus címkéket lássanak el árammal, amelyekkel fiatal lazacokat és angolnákat – körülbelül 7,5 cm hosszúakat – fognak nyomon követni.
Ahogy a hagyományos lítium-ion akkumulátorok feszegetik a méret és skála határait, más típusú akkumulátorok hasonlóan fontos szerepet játszhatnak az alacsony szén-dioxid-kibocsátású energia hasznosításában – anélkül, hogy olyan kritikus ásványi anyagokra lenne szükség, mint a lítium, kobalt és nikkel, amelyek aggodalmakat vetettek fel a környezeti károk és a kiszolgáltatott közösségek sérelme miatt.
Ellentétben a lítium-ion akkumulátorokkal, amelyek korlátozott számú töltési és kisütési ciklussal rendelkeznek, ezek az alternatív akkumulátortechnológiák közül sok korlátlanul használható, és 20 éves élettartamuk végén újrahasznosítható. A fejlesztők már most számos anyaghoz fordulnak, hogy tárolják a megújuló áramot, amikor az elérhető, és felhasználják mindenféle eszköz – a viselhető technológiától a fűtési hálózatokon, gyárakon át akár rakétákig – áramellátására.
Íme néhány a leginnovatívabb energiatárolási technológiák közül, amelyek címlapokra kerülnek.
Folyékony levegő
Tavaly év végén, egy volt szén-erőmű helyén Traffordban, Nagy-Manchester volt polgármestere megkezdte egy régóta várt energiatárolási projekt építését, amely a régió „újraiparosítását” indíthatja el. Andy Burnham szerint a traffordi zöld klaszter fejlesztése – amely magában foglalja a Carrington „folyékony levegős” krioakkumulátort – „a viktoriánus korszak óta a legizgalmasabb évtizeddé teheti ezt Nagy-Manchester számára”.
Egyszerűen fogalmazva, a Carrington-projekt – amelyet a brit startup, a Highview Power fejleszt – célja, hogy a megújuló energiát, amikor bőségesen rendelkezésre áll, felfogja és folyékony levegőként tárolja. Elméletileg egy „krioakkumulátor” órákig, napokig vagy akár hetekig is képes tárolni az energiát. A tudomány ennél összetettebb: a Carrington a felesleges megújuló energiát használja a levegő -196°C-ra hűtésére, folyadékká alakítva azt, amely térfogatának 1/700-ára csökken. Ebben az állapotban marad, amíg a megújuló energia meg nem ritkul, és a piaci árak fel nem emelkednek. Ezután a folyadékot hagyják visszaalakulni gázzá, amely gyorsan kitágul egy turbinán keresztül, áramot termelve, a gázerőművekre jellemző kibocsátások nélkül.
A projekt több késedelmet is elszenvedett, de amint működésbe lép – várhatóan az év végére – 300 MWh tárolást biztosít, és 50 MW teljesítményt ad le hat órán keresztül. Ez elegendő tiszta, megújuló energia közel félmillió otthon ellátásához.
Olvadt só
Míg Manchesterben fagypont alatti hőmérsékleten tárolják az energiát, a nevadai sivatagban az ellenkező megközelítést alkalmazzák. Ott 10 000 tükör termel áramot a Crescent Dunes projekt számára, amely az elmúlt 10 évet azzal töltötte, hogy a nap erejével egy kálium- és nátrium-nitrát tározót 560°C-ra hevítsen. Ez a hőmérséklet napnyugta után 10 órán át fenntartható, és a tárolt hőenergiát ezután árammá alakítják, a hő segítségével egy hagyományos forgó turbinát hajtva. Az olvadt só tárolása hatékony módja a tiszta áram hőként való tárolásának. Ezek az olvadt só akkumulátorok szolgálnak fő áramforrásként a legtöbb modern irányított rakéta és nukleáris fegyver számára. „Tartalék akkumulátorként” működnek, tárolva az energiát, amíg a pirotechnikai töltet hője – amely a fegyver kilövésekor aktiválódik – fel nem szabadítja ezt a tárolt energiát.
A 2020-as években Dánia megmutatta, hogy az olvadt só tárolása segíthet megoldani a nehézipar szén-dioxid-mentesítésének kihívását is. Az ország, amely vezető szerepet tölt be a szélenergiában, az év elején egy nagyméretű olvadt só akkumulátor projektet mutatott be, 1 GWh kapacitással. Képes tiszta áramot tárolni akár két hétig is, a sókat körülbelül 600°C-ra hevítve. Amikor szükség van rá, a forró sót egy generátoron keresztül keringetik, amely magas hőmérsékletű gőzt termel, amely közvetlenül felhasználható ipari folyamatokban.
Homok
Ahogy a megújuló áram tárolható só hevítésével, úgy a tiszta energia homokban is tárolható.
A dél-finnországi Pornainen kisvárosában több ezer tonna homok segít tárolni az iskolák, könyvtárak és városházák fűtésére használt energiát. Ennek lehetővé kell tennie, hogy a körzet teljesen leállítsa az olaj használatát a helyi fűtési hálózatában, és körülbelül 60%-kal csökkentse a faapríték felhasználását.
A homokakkumulátor körülbelül 2000 tonna zúzott szappankövet használ a tiszta energia hőként való tárolására, 1 MW hőteljesítményt és 100 MWh tárolókapacitást biztosítva. Nyáron a homokakkumulátor – körülbelül 13 méter magas és 15 méter széles – közel egy hónapnyi hőigényt fedezhet Pornainenben. Télen közel egy hetet. Ez körülbelül tízszer nagyobb, mint egy korábbi, 2022-ben az országban bemutatott változat, ami rávilágít a homokakkumulátorok lehetőségére, hogy nagyobb szerepet játsszanak a finnországi kibocsátások csökkentésében.
Izzadságtechnológia
Japánban a Tokiói Tudományegyetem kutatói azt vizsgálják, vajon az emberi izzadság életképes energiaforrás lehet-e a viselhető technológia áramellátásához.
Azáltal, hogy a testet folyamatos áramot biztosító energiaforrásként kezelik, a kutatók remélik, hogy megoldják a viselhető eszközök érzékelőinek áramellátási problémáját anélkül, hogy kis akkumulátorokra támaszkodnának, amelyek terjedelmessé teszik azokat és állandó töltést igényelnek.
Válaszul kifejlesztettek egy vékony, viselhető tapaszt, amely közvetlenül az emberi izzadságból termel áramot. Enzimatikus bioüzemanyagcellát használ az izzadságban felszabaduló kémiai vegyületek – különösen a laktát – befogására és árammá alakítására. Amikor az izzadság érintkezik a cellával, a tapaszba ágyazott enzimek biokémiai reakciót indítanak el, amely elektronokat szabadít fel.
Ez azt jelenti, hogy áram termelhető külső áramforrás nélkül, mindennapi tevékenységek során, mint a séta, testmozgás vagy ügyintézés.
Gyakran Ismételt Kérdések
Itt található egy lista a gyakran ismételt kérdésekről a szokatlan, olvadt sót és emberi izzadságot használó akkumulátorokkal kapcsolatban, amelyek a megújuló energiát tárolják, természetes hangvételben, világos, egyszerű válaszokkal.
Kezdő szintű kérdések
K Várjunk csak, tényleg emberi izzadságot használunk energia tárolására
V Igen, de nem úgy, ahogy gondolnád. A kutatók egy rendkívül vékony, rugalmas akkumulátort fejlesztenek, amely az emberi izzadság sóját használja kémiai üzemanyagként. Amikor izzadsz, az akkumulátor egy kis mennyiségű áramot termel – elegendőt apró érzékelők vagy viselhető eszközök áramellátásához.
K Mi az az olvadt só akkumulátor
V Ez egy nagy ipari akkumulátor, amelyet só felhevítésével hoznak létre, amíg az folyékony nem lesz. Ez a folyékony só úgy működik, mint egy szivacs, hőt vagy áramot tárolva. Főként nap- vagy szélenergia tárolására használják későbbi felhasználásra.
K Miért lenne szükségünk izzadságból vagy olvadt sóból készült akkumulátorokra
V A hagyományos akkumulátorok drágák lehetnek, nehezen újrahasznosíthatók, vagy kigyulladhatnak. Az izzadság akkumulátorok tökéletesek viselhető eszközökhöz, mert biztonságosak és soha nem igényelnek töltést. Az olvadt só akkumulátorok kiválóak az elektromos hálózat számára, mert hatalmas mennyiségű energiát tudnak olcsón tárolni, és évtizedekig kitartanak.
K Hogyan működik valójában egy izzadság akkumulátor
V Az izzadságod sót tartalmaz. Az akkumulátorban lévő speciális enzim reakcióba lép a laktáttal, létrehozva egy apró elektromos áramot. Minél többet izzadsz, annál több áramot termel.
K Tud-e egy olvadt só akkumulátor áramot szolgáltatni a házamba
V Igen, de nem közvetlenül. Ezeket az akkumulátorokat általában nagy léptékben építik, egész városrészek vagy naperőművek számára. Hőt tárolnak, majd később árammá alakítják, hogy több ezer otthont lássanak el.
Haladó, technikai kérdések
K Mi a legnagyobb előnye az olvadt só akkumulátoroknak a lítium-ionnal szemben
V A költség és az élettartam. Az olvadt só olcsó, bőséges anyagokat használ. 20-30 évig is eltarthatnak anélkül, hogy jelentősen veszítenének kapacitásukból, míg a lítium akkumulátorok 5-10 év után kezdenek gyengülni. Ráadásul nem gyulladnak ki.
K Mennyire forró a só egy olvadt só akkumulátorban
