Ένα νέο υγρό μπορεί να αποθηκεύει ηλιακή ενέργεια για μια δεκαετία

Οι επιστήμονες το αποκαλούν ηλιακό θερμικό καύσιμο. Λειτουργεί σαν επαναφορτιζόμενη μπαταρία, αλλά αντί για ηλεκτρισμό δέχεται ηλιακή ενέργεια και διεγείρεται.

Το norbornadiene, όπως ονομάζεται, είναι ένα ολιγομερές μόριο σε υγρή μορφή, αποτελούμενο από άνθρακα, υδρογόνο και άζωτο. Όταν δέχεται ηλιακή ακτινοβολία κάνει κάτι ιδιαίτερο. Αλλάζουν οι δεσμοί ανάμεσα στα άτομά του, δηλαδή σχηματίζει ένα ισομερές, το quadricyclane, που είναι ενεργοποιημένο. Δεσμεύει την ενέργεια του ήλιου ανάμεσα στους ισχυρούς χημικούς δεσμούς και τη διατηρεί ακόμη και αφού κρυώσει σε θερμοκρασία δωματίου. Μπορεί να αποθηκεύσει την ενέργεια μέχρι και για 18 χρόνια.

Το μόριο φυλά την ενέργεια μέχρι να τη χρειαστούμε, όπως τη νύχτα ή κατά τη διάρκεια του χειμώνα και τότε απλώς την αποδεσμεύουμε με ένα καταλύτη που το επαναφέρει στην αρχική του δομή, απελευθερώνοντας την ενέργεια με τη μορφή θερμότητας.

Ένα πρωτότυπο αυτού του ενεργειακού συστήματος τοποθετήθηκε στην οροφή του πανεπιστημίου, ώστε να δοκιμαστεί το υγρό, και μάλιστα οι ερευνητές προσέλκυσαν πολλούς επενδυτές.

Η συσκευή δεν έχει εκπομπές και είναι κατασκευασμένη από έναν κοίλο ανακλαστήρα με έναν σωλήνα στο κέντρο, ο οποίος εντοπίζει τη θέση του ήλιου, σαν ένα δορυφορικό πιάτο. Το μόριο που βρίσκεται σε διαφανείς σωλήνες, ώστε να δέχεται το ηλιακό φως και να μετατρέπεται στο ισομερές του. Κατόπιν το υγρό αποθηκεύεται σε θερμοκρασία δωματίου με ελάχιστη απώλεια ενέργειας.

Όταν χρειάζεται να χρησιμοποιηθεί η αποθηκευμένη ενέργεια ο καταλύτης επαναφέρει τη δομή των μορίων, και το υγρό θερμαίνεται στους 63 ^oC. Αυτή η θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως σύστημα θέρμανσης ενός σπιτιού, για τη λειτουργία του πλυντηρίου πιάτων, του στεγνωτηρίου ρούχων 

Μάλιστα, το μόριο έχει δοκιμαστεί για πάνω από 125 φορές, να δεσμεύει και να απελευθερώνει ενέργεια, εναλλάξ, χωρίς να έχει σημάδια αλλοίωσης.

Αυτή τη στιγμή, 1kg υγρού διατηρεί ενέργεια 250KWh, που είναι δύο φορές περισσότερο από αυτή που έχουν οι μπαταρίες Powerwall της Tesla. Με τους κατάλληλους χειρισμούς, οι ερευνητές θέλουν να πετύχουν την απόδοση ακόμη μεγαλύτερης ενέργειας, τουλάχιστον 110 ^oC περισσότερο.

Όμως, υπάρχουν πολλά ακόμη που πρέπει να γίνουν για να δουλεύει στο βέλτιστο βαθμό. Η τεχνολογία αυτή αναμένεται να είναι διαθέσιμη στο εμπόριο σε 10 χρόνια.

--

Πηγές:

1. Dreos, A., Wang, Z., Udmark, J., Ström, A., Erhart, P., Börjesson, K., ... & Moth‐Poulsen, K. (2018). Liquid Norbornadiene Photoswitches for Solar Energy Storage. Advanced Energy Materials, 1703401.
2. Wang, Z., Roffey, A., Losantos, R., Lennartson, A., Jevric, M., Petersen, A. U., ... & Börjesson, K. (2018). Macroscopic heat release in a molecular solar thermal energy storage system. Energy & Environmental Science.
3. Mansø, M., Petersen, A. U., Wang, Z., Erhart, P., Nielsen, M. B., & Moth-Poulsen, K. (2018). Molecular solar thermal energy storage in photoswitch oligomers increases energy densities and storage times. Nature communications, 9(1), 1945.
4. Jevric, M., Petersen, A. U., Mansø, M., Kumar Singh, S., Wang, Z., Dreos, A., ... & Moth‐Poulsen, K. (2018). Norbornadiene‐Based Photoswitches with Exceptional Combination of Solar Spectrum Match and Long‐Term Energy Storage. Chemistry–A European Journal, 24(49), 12767-12772.
5. Scientists are trying to bottle solar energy and turn it into liquid fuel. nbcnews.com
6. Emissions-free energy system saves heat from the summer sun for winter. mynewsdesk.com