Nowym trendem w przechowywaniu energii pozyskanej z odnawialnych źródeł, są magazyny ciepła, które stanowić alternatywą dla baterii litowo-jonowych
Od początków energetyki, pod koniec XIX w., jednym z kluczowych problemów był sposób magazynowania wyprodukowanej elektryczności. Do naszych czasów naukowcy pracują nad tym zagadnieniem i opracowują na potrzeby przemysłu nowe rozwiązania.
Magazynowanie energii jest szczególnie ważne w czasach, w których stawiamy na odnawialne źródła energii.
mówi wiceprezes PAN prof. Natalia Sobczak, która kieruje Pracownią Teorii Procesów Metalurgicznych w Instytucie Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN
Siłownie korzystające z energii Słońca i wiatru czasem produkują nadwyżki energii, dlatego ważne jest jej przechowywanie, aby była dostępna na przykład wtedy, gdy nie wieje wiatr lub z powodu zachmurzenia mało jest promieni słonecznych. W ostatnich latach naukowcy postawili na rozwój magazynów energii, bazujących na bateriach litowo-jonowych, co potwierdza Nagroda Nobla w 2019 roku dla Johna B. Goodenougha, M. Stanleya Whittinghama i Akiry Yoshinoczy za opracowanie lekkich i pojemnych akumulatorów litowo-jonowych. Jest to doskonały przykład na to, jak ważną rolę odgrywa nauka w codziennym życiu i rozwoju cywilizacji.
Do produkcji baterii litowo-jonowych niezbędne są jednak lit i kobalt. Analitycy szacują, że do 2050 roku 27 krajów UE będzie potrzebować około 60 razy więcej litu i 15 razy więcej kobaltu do akumulatorów samochodów elektrycznych i do magazynowania energii.
Zasoby światowe tych surowców są ograniczone i trudno dostępne, a stosowane technologii ich wydobycia przyczyniają się do dewastacji środowiska. Dlatego poszukujemy alternatyw, a jednym z perspektywicznych rozwiązań jest magazynowanie energii ciepła z wykorzystaniem materiałów zmiennofazowych PCM (phase change materials).
zauważa prof. Sobczak
Ekspertka uczestniczyła w projekcie AMADEUS, który otrzymał finasowanie w programie ramowym Unii Europejskiej Horyzont 2020 – w konkursie FET Open. Celem było opracowanie koncepcji nowej generacji magazynów energii, wykorzystujących ciepło utajone materiałów PCM. Zatem zasada ich działania jest zupełnie inna niż baterii litowo-jonowych.
Jak taki magazyn energii działa? Instalacja fotowoltaiczna zmienia energię słoneczną na elektryczną. Ta z kolei jest konwertowana na energię cieplną PCM poprzez jego nagrzewanie i topienie. I w ten sposób energia ciepła utajonego PCM byłaby przechowywana w magazynach przydomowych lub na wielką skalę. W godzinach nocnych lub przy pochmurnej pogodzie, kiedy temperatura PCM spada i dochodzi do jego krzepnięcia, uwalnia się energia ciepła utajonego, która z kolei jest ponownie konwertowana na energię elektryczną do wykorzystania poza godzinami szczytu.
W projekcie AMADEUS prof. Sobczak kierowała zespołem kilku jednostek naukowych. Jego zadaniem było opracowanie nowej generacji materiałów PCM o wysokiej efektywności energetycznej. Badania wykazały, że dobrze sprawdzają się zawierające bor i żelazo stopy o osnowie krzemu.
Badaczka zwróciła uwagę na to, że najskuteczniejsze jest przechowywanie energii w bardzo wysokiej temperaturze, przy wykorzystaniu materiałów o temperaturze topnienia nawet powyżej 1000 st. C.
Rodzi to jednak problemy, bo taki magazyn energii pracuje w warunkach cyklicznej zmiany temperatury (grzanie-chłodzenie w cyklu dzień-noc), a podczas przemian fazowych stopy zmieniają objętość. Krzem zachowuje się jak woda, która zwiększa objętość podczas przejścia w stan stały, a podczas topnienia jej objętość maleje. Ale także temu wyzwaniu udaje się nam sprostać dzięki wykorzystaniu osiągnięć inżynierii ciekłego metalu.
tłumaczy badaczka
Poza tym urządzenie musi być zrobione z takich materiałów, aby można je było bezpiecznie umieścić np. w domu. Prototypy takich urządzeń już powstają. Nie zajmują dużo miejsca, więc instalacja nie powinna być uciążliwa. Docelowo jednak planowane jest stworzenie dużych magazynów przemysłowych.
Opracowanie materiałów i urządzeń do magazynowania i przetwarzania energii w bardzo wysokiej temperaturze to nowy kierunek, które jest intensywnie rozwijany w różnych krajach. Stwarza to szansę na zwiększenie efektywności energetycznej.
mówi Sobczak
Według Sobczak należy rozwijać różne rodzaje magazynów energii, bo nie każde z rozwiązań sprawdza się w każdych warunkach. Trudno jest również jednoznacznie powiedzieć, która z technologii zdominuje rynek. Ale na pewno będą to rozwiązania i instalacje hybrydowe pozwalające na szerokie i efektywne zastosowanie OZE
źródło: naukawpolsce.pap.pl, Szymon Zdziebłowski
Odnawialne źródła energii – dodatkowe informacje:
bateria ze stałym elektrolitem, biogaz, biomasa, biometan, biopaliwo, biowodór, efektywność energetyczna, energetyka prosumencka, energetyka jądrowa, energetyka rozproszona, energia cieplna oceanu, energia geotermalna, energia prądów morskich pływów i falowania, energia słoneczna, energia wiatru, energia wodna, fuzja termojądrowa, klastry energii, kogeneracja, kryzys energetyczny, magazyny energii, offshore, perowskit, prosument, prosument lokatorski, prosument zbiorowy, REPowerEU, Small Modular Reactor (SMR), spółdzielnie energetyczne (wspólnoty energetyczne), system net-billingu, transformacja energetyczna, wodór, ubóstwo energetyczne, zielona energia, zrównoważona energetyka
Dziękuję, że przeczytałaś/eś powyższe informacje do końca. Jeśli cenisz sobie zamieszczane przez portal treści zapraszam do wsparcia serwisu poprzez Patronite.
Możesz również wypić ze mną wirtualną kawę! Dorzucasz się w ten sposób do kosztów prowadzenia portalu, a co ważniejsze, dajesz mi sygnał do dalszego działania. Nad każdym artykułem pracuję zwykle do późna, więc dobra, mocna kawa wcale nie jest taka zła ;-)
Zapisz się na Newsletter i otrzymuj email z ekowiadomościami. Dodatkowo dostaniesz dostęp do specjalnego działu na stronie portalu, gdzie pojawiają się darmowe materiały do pobrania i wykorzystania. Poradniki i przewodniki, praktyczne zestawienia, podsumowania, wzory, karty prac, checklisty i ściągi. Wszystko czego potrzebujesz do skutecznej i zielonej rewolucji w twoim życiu. Zapisz się do Newslettera i zacznij zmieniać świat na lepsze.
Chcesz podzielić się ciekawym newsem lub zaproponować temat? Skontaktuj się pisząc maila na adres: informacje@wlaczoszczedzanie.pl
Więcej ciekawych informacji znajdziesz na stronie głównej portalu Włącz oszczędzanie
