Yhdistyneiden arabiemiirikuntien aavikoilla on käynnissä massiivinen puhdasenergiahanke, joka kattaa alueen, joka on suunnilleen 12 600 jalkapallokentän kokoinen. Hankkeen tavoitteena on saavuttaa läpimurto: käyttää aurinkoenergiaa tuottamaan sähköä puolen miljoonan kodin tarpeisiin koko yön ajan. Tämä Persianlahden valtio on asteittain yhdistänyt 5,2 gigawattia (GW) aurinkoenergiakapasiteettia 19 gigawattituntiin (GWh) akkuvarastointia luodakseen maailman suurimman akkujärjestelmän.
Samaan aikaan noin 7 500 mailin päässä Yhdysvaltain kansallisessa uusiutuvan energian laboratoriossa Coloradossa tutkijat ja insinöörit kehittävät joitakin pienimpiä koskaan valmistettuja akkuja. Nämä ovat pieniä verrattuna verkkomittakaavan litiumioniakkuihin, joita käytetään uusiutuvan energian varastointiin. Ne on suunniteltu toimittamaan sähköä elektronisiin tunnisteisiin, joilla seurataan noin 3 tuuman (7,5 cm) pituisia lohen ja ankeriaksen poikasia.
Kun perinteiset litiumioniakut työntävät koon ja mittakaavan rajoja, muun tyyppiset akut voivat olla yhtä tärkeässä roolissa vähähiilisen energian hyödyntämisessä ilman kriittisiä mineraaleja, kuten litiumia, kobolttia ja nikkeliä, jotka ovat herättäneet huolta ympäristövahingoista ja haavoittuvien yhteisöjen vahingoittumisesta.
Toisin kuin litiumioniakuilla, joilla on rajoitettu määrä lataus- ja purkujaksoja, monet näistä vaihtoehtoisista akkuteknologioista voivat olla käytössä toistaiseksi ja ne voidaan kierrättää 20 vuoden käyttöiän päätyttyä. Kehittäjät käyttävät jo laajaa valikoimaa materiaaleja varastoidakseen uusiutuvaa sähköä silloin, kun sitä on saatavilla, ja käyttääkseen sitä kaikenlaisen teknologian, kuten puettavan teknologian, lämmitysverkkojen, tehtaiden ja jopa ohjusten, voimanlähteenä.
Tässä on joitakin innovatiivisimmista energian varastointiteknologioista, jotka ovat otsikoissa.
Nestemäinen ilma
Viime vuoden lopulla Traffordissa, entisen hiilivoimalan alueella, Suur-Manchesterin entinen pormestari merkitsi kauan odotetun energian varastointihankkeen rakentamisen alkua, joka voisi käynnistää alueen "uudelleenteollistumisen". Andy Burnham sanoi, että Traffordin vihreän klusterin kehittäminen, johon kuuluu Carringtonin "nestemäisen ilman" kryoakku, voisi tehdä "tästä vuosikymmenestä jännittävimmän sitten viktoriaanisen ajan Suur-Manchesterille".
Yksinkertaisesti sanottuna Carringtonin hanke, jonka on kehittänyt brittiläinen startup Highview Power, pyrkii sieppaamaan uusiutuvaa energiaa, kun sitä on runsaasti, ja varastoimaan sen nestemäisenä ilmana. Teoriassa "kryoakku" voi varastoida energiaa tunneiksi, päiviksi tai jopa viikoiksi. Tiede on monimutkaisempaa: Carrington käyttää ylimääräistä uusiutuvaa energiaa jäähdyttääkseen ilman -196 °C:seen, muuttaen sen nesteeksi, joka vie 1/700 alkuperäisestä tilavuudestaan. Se pysyy tässä tilassa, kunnes uusiutuva energia vähenee ja markkinahinnat nousevat. Sitten nesteen annetaan muuttua takaisin kaasuksi, joka laajenee nopeasti turbiinin läpi tuottaen sähköä ilman kaasuvoimaloille tyypillisiä päästöjä.
Hanke on kohdannut useita viivästyksiä, mutta kun se alkaa toimia – odotettavissa vuoden loppuun mennessä – se tarjoaa 300 MWh varastointia ja toimittaa 50 MW tehoa kuuden tunnin ajan. Tämä riittää puhtaaseen, uusiutuvaan energiaan lähes puolelle miljoonalle kodille.
Sulasuola
Kun energiaa varastoidaan pakkaslämpötiloissa Manchesterissa, Nevadan aavikolla käytetään päinvastaista lähestymistapaa. Siellä 10 000 peiliä tuottaa sähköä Crescent Dunes -projektille, joka on viimeiset 10 vuotta käyttänyt auringon voimaa lämmittääkseen kalium- ja natriumnitraattisäiliön 560 °C:seen. Tämä lämpötila voidaan ylläpitää 10 tuntia auringonlaskun jälkeen, ja varastoitu lämpöenergia muunnetaan sitten sähköksi käyttämällä lämpöä perinteisen pyörivän turbiinin pyörittämiseen. Sulasuolavarastointi on tehokas tapa varastoida puhdasta sähköä lämpönä. Nämä sulasuola-akut toimivat pääasiallisena virtalähteenä useimmille nykyaikaisille ohjuksille ja ydinaseille. Ne toimivat "vara-akkuina" pitäen energiaa sisällään, kunnes pyrolyytti- eli lämpöpanoksen lämpö – joka laukaistaan aseen laukaisun yhteydessä – vapauttaa varastoidun energian.
2020-luvulla Tanska osoitti, että sulasuolavarastointi voisi myös auttaa ratkaisemaan raskaan teollisuuden hiilestä irtautumisen haasteen. Maa, joka on tuulivoiman edelläkävijä, esitteli aiemmin tänä vuonna suuren mittakaavan sulasuola-akkuprojektin, jonka kapasiteetti on 1 GWh. Se voi varastoida puhdasta sähköä jopa kahdeksi viikoksi lämmittämällä suolat noin 600 °C:seen. Tarvittaessa kuuma suola kierrätetään generaattorin läpi, joka tuottaa korkealämpöistä höyryä, jota voidaan käyttää suoraan teollisissa prosesseissa.
Hiekka
Aivan kuten uusiutuvaa sähköä voidaan varastoida lämmittämällä suolaa, puhdasta energiaa voidaan varastoida myös hiekkaan.
Pienessä Pornaisen kylässä Etelä-Suomessa tuhannet tonnit hiekkaa auttavat varastoimaan energiaa, jota käytetään koulujen, kirjastojen ja kunnantalojen lämmittämiseen. Tämän pitäisi antaa alueen lopettaa kokonaan öljyn käyttö paikallisessa lämmitysverkossaan ja vähentää hakkeen käyttöä noin 60 prosenttia.
Hiekka-akku käyttää noin 2 000 tonnia murskattua vuolukiveä varastoidakseen puhdasta energiaa lämpönä, tarjoten 1 MW lämpötehoa ja 100 MWh varastointikapasiteetin. Kesällä hiekka-akku – noin 13 metriä korkea ja 15 metriä leveä – voi kattaa lähes kuukauden lämmöntarpeen Pornaisissa. Talvella se voi kattaa lähes viikon. Tämä on noin kymmenen kertaa suurempi kuin maassa vuonna 2022 käyttöön otettu aiempi versio, mikä korostaa hiekka-akkujen mahdollisuuksia olla suuremmassa roolissa päästöjen vähentämisessä koko Suomessa.
Hikiteknologia
Japanissa Tokion tiedeyliopiston tutkijat tutkivat, voisiko ihmisen hiki olla käyttökelpoinen energianlähde puettavan teknologian voimanlähteenä.
Käsittelemällä kehoa energianlähteenä, joka voi tarjota jatkuvaa tehoa, tutkijat toivovat ratkaisevansa ongelman puettavien laitteiden antureiden virransyötössä ilman, että tarvitaan pieniä akkuja, jotka tekevät niistä tilaa vieviä ja vaativat jatkuvaa latausta.
Vastauksena he ovat kehittäneet ohuen, puettavan laastarin, joka tuottaa sähköä suoraan ihmisen hiestä. Se käyttää entsymaattista biopolttoainekennoa sieppaamaan hien mukana vapautuvia kemiallisia yhdisteitä – erityisesti laktaattia – ja muuttamaan ne energiaksi. Kun hiki joutuu kosketuksiin kennon kanssa, laastariin upotetut entsyymit käynnistävät biokemiallisen reaktion, joka vapauttaa elektroneja.
Tämä tarkoittaa, että sähköä voidaan tuottaa ilman ulkoista virtalähdettä jokapäiväisten toimien, kuten kävelyn, liikunnan tai asioiden hoidon, aikana.
Usein kysytyt kysymykset
Tässä on luettelo usein kysytyistä kysymyksistä epätavallisista akuista, jotka käyttävät sulasuolaa ja ihmisen hikeä uusiutuvan energian varastointiin, kirjoitettu luonnolliseen sävyyn selkeillä yksinkertaisilla vastauksilla.
Aloittelijan tason kysymykset
Q Hetkinen, käytämmekö todella ihmisen hikeä energian varastointiin
A Kyllä, mutta ei sillä tavalla kuin luulisi. Tutkijat kehittävät erittäin ohutta, joustavaa akkua, joka käyttää ihmisen hien suolaa kemiallisena polttoaineena. Kun hikoilet, akku tuottaa pienen määrän sähköä – tarpeeksi pienten antureiden tai puettavien laitteiden virransyöttöön.
Q Mikä on sulasuola-akku
A Se on suuri teollinen akku, joka käyttää suolaa, joka on kuumennettu nestemäiseksi. Tämä nestemäinen suola toimii kuin sieni varastoiden lämpöä tai sähköä. Sitä käytetään pääasiassa aurinko- tai tuulienergian varastointiin myöhempää käyttöä varten.
Q Miksi tarvitsisimme akkuja, jotka on tehty hiestä tai sulasuolasta
A Tavalliset akut voivat olla kalliita, vaikeasti kierrätettäviä tai syttyä palamaan. Hikiakut ovat täydellisiä puettaville laitteille, koska ne ovat turvallisia eivätkä koskaan vaadi latausta. Sulasuola-akut ovat loistavia sähköverkolle, koska ne voivat varastoida valtavia määriä energiaa edullisesti ja kestää vuosikymmeniä.
Q Miten hikiakku oikeastaan toimii
A Hikesi sisältää suolaa. Akussa oleva erityinen entsyymi reagoi laktaatin kanssa luoden pienen sähkövirran. Mitä enemmän hikoilet, sitä enemmän tehoa se tuottaa.
Q Voiko sulasuola-akku toimittaa sähköä kotiini
A Kyllä, mutta ei suoraan. Nämä akut rakennetaan yleensä suuressa mittakaavassa kokonaisille kaupunginosille tai aurinkovoimaloille. Ne varastoivat lämpöä ja muuttavat sen myöhemmin sähköksi tuhansien kotien tarpeisiin.
Edistyneet tekniset kysymykset
Q Mikä on sulasuola-akkujen suurin etu litiumioniakkuihin verrattuna
A Hinta ja käyttöikä. Sulasuola käyttää halpoja, runsaasti saatavilla olevia materiaaleja. Ne voivat kestää 20–30 vuotta menettämättä paljon kapasiteettia, kun taas litiumakut alkavat heikentyä 5–10 vuoden jälkeen. Ne eivät myöskään syty palamaan.
Q Kuinka kuumaksi suola tulee sulasuola-akussa
