Od rastaljene soli do ljudskog znoja: Neobične baterije koje rješavaju najveći izazov zelene energije

Od pustinja Nevade do Manchestera, programeri testiraju inovativna rješenja za najveći izazov čiste energije - kako je pohraniti. Dok se u Ujedinjenim Arapskim Emiratima razvija golemi projekt koji kombinira solarnu energiju i baterije za napajanje pola milijuna domova tijekom noći, znanstvenici diljem svijeta traže alternative tradicionalnim litij-ionskim baterijama. Novi pristupi mogli bi osigurati ključnu ulogu u iskorištavanju niskougljične energije bez utrke za kritičnim mineralima poput litija, kobalta i nikla, čija je eksploatacija izazvala zabrinutost za okoliš i ugrožene zajednice.

Za razliku od litij-ionskih baterija, koje imaju ograničen broj ciklusa punjenja i pražnjenja, mnoge od ovih alternativnih tehnologija mogu se koristiti neograničeno i reciklirati na kraju svog dvadesetogodišnjeg vijeka trajanja. Programeri se već okreću širokom rasponu materijala za pohranu obnovljive električne energije kada je dostupna i njezino korištenje za napajanje svega, od nosive tehnologije do toplinskih mreža, tvornica i projektila.

Tekući zrak za reindustrijalizaciju Manchestera

Krajem prošle godine, na mjestu bivše termoelektrane na ugljen u Traffordu, bivši gradonačelnik šireg područja Manchestera označio je početak izgradnje dugo očekivanog projekta skladištenja energije koji bi mogao uvesti regiju u novo doba "reindustrijalizacije". Andy Burnham je rekao da bi razvoj zelenog klastera Trafford, koji uključuje kriobateriju Carrington na "tekući zrak", mogao značiti da je ovo desetljeće najuzbudljivije još od viktorijanskog razdoblja.

​- Ovo desetljeće bi moglo biti najuzbudljivije za šire područje Manchestera još od viktorijanskog razdoblja - rekao je Burnham.

Projekt Carrington, koji razvija britanski startup Highview Power, ima za cilj uhvatiti obnovljivu energiju kada je ima u izobilju i pohraniti je kao tekući zrak. U teoriji, "kriobaterija" može skladištiti energiju satima, danima ili čak tjednima. Znanstveni princip je složeniji: Carrington koristi višak obnovljive energije za hlađenje zraka na -196°C, čime ga pretvara u tekućinu čiji je volumen 700 puta manji. Može se čuvati u tom stanju sve dok obnovljiva energija ne postane oskudna, a tržišne cijene ne počnu rasti. Tada se tekućini dopušta da ponovno postane plin, brzo se šireći kroz turbinu koja proizvodi električnu energiju bez emisija koje se obično povezuju s plinskim elektranama. Nakon niza odgoda, očekuje se da će postrojenje, kada započne s radom, isporučiti 300 MWh skladišnog kapaciteta i izlaznu snagu od 50 MW tijekom šest sati, što je dovoljno čiste, obnovljive energije za napajanje gotovo pola milijuna domova.

Rastaljena sol: Pohrana energije na visokim temperaturama

Dok se u Manchesteru energija pohranjuje na temperaturama ispod nule, u pustinji Nevade primijenjen je suprotan pristup. U postrojenju Crescent Dunes, deset tisuća panela koristi sunčevu snagu za zagrijavanje spremnika kalijevog i natrijevog nitrata na 560°C. Ta se temperatura može održavati deset sati nakon zalaska sunca, prije nego što se pohranjena toplinska energija pretvori u električnu pokretanjem tradicionalne turbine. Sustav učinkovito pohranjuje čistu električnu energiju kao toplinu u procesu poznatom kao skladištenje u rastaljenoj soli.

Ova je tehnologija pronašla primjenu i u vojne svrhe, gdje baterije s rastaljenom soli služe kao primarni izvori napajanja za većinu modernih vođenih projektila i nuklearnog oružja. Djeluju kao "rezervne baterije" koje drže energiju sve dok pirotehnička toplina, nastala pri lansiranju, ne aktivira njezino oslobađanje. Danska je dokazala da tehnologije za skladištenje obnovljive energije u rastaljenoj soli mogu biti odgovor i na dilemu dekarbonizacije teške industrije. U Esbjergu je 2024. godine otvoren pilot-projekt MOSS (Molten Salt Storage) koji koristi rastaljenu hidroksidnu sol zagrijanu na 700°C. Sustav može skladištiti čistu električnu energiju do dva tjedna, a komercijalizacija tehnologije planirana je za 2026. godinu.

Pijesak kao toplinski spremnik

Slično kao što se obnovljiva električna energija može pohraniti zagrijavanjem soli, čista energija može se pohraniti i u pijesku. U malom gradu Pornainen na jugu Finske, tisuće tona pijeska pomažu u skladištenju energije koja se koristi za grijanje škola, knjižnica i gradskih vijećnica. To bi okrugu trebalo omogućiti potpuno ukidanje korištenja nafte u lokalnoj toplinskoj mreži i smanjenje upotrebe drvne sječke za oko 60 posto.

Pješčana baterija koristi oko dvije tisuće tona drobljenog steatita za pohranu čiste energije u obliku topline, osiguravajući 1 MW toplinske snage i kapacitet skladištenja od 100 MWh. Ljeti, baterija visoka oko 13 i široka 15 metara može pokriti gotovo mjesečnu potražnju za toplinom u Pornainenu, a zimi blizu tjedan dana.

Budućnost nosive tehnologije: Baterije na znoj

U Japanu, istraživači na Tokijskom sveučilištu znanosti istražuju kako bi ljudski znoj mogao biti održiv izvor energije za napajanje nosivih tehnologija. Tretirajući tijelo kao izvor energije sposoban za kontinuirano napajanje, istraživači se nadaju riješiti problem napajanja senzora koji su temelj nosivih uređaja bez sićušnih baterija koje ih čine glomaznima i zahtijevaju stalno punjenje.

Razvili su tanki nosivi flaster koji proizvodi električnu energiju izravno iz ljudskog znoja. Koristi enzimsku biogorivu ćeliju za hvatanje kemijskih spojeva - osobito laktata - koji se oslobađaju u znoju i njihovo pretvaranje u energiju. Kada znoj dođe u kontakt sa ćelijom, enzimi ugrađeni u flaster pokreću biokemijsku reakciju, oslobađajući elektrone. To znači da se električna energija može generirati bez potrebe za vanjskim izvorom napajanja, tijekom svakodnevnih aktivnosti poput hodanja ili vježbanja. Iako je tehnologija još u ranoj fazi, srodna istraživanja pokazuju velik potencijal, poput nedavnog razvoja fleksibilne hidrogelske baterije inspirirane električnim jeguljama, koja je netoksična i idealna za medicinske implantate.

*uz korištenje AI-ja