Doskonale znamy tę sytuację. Jest słoneczna pogoda, niezbyt wysoka temperatura powietrza, a panele słoneczne pracują z pełną mocą. Niestety okazuje się, że dochodzi do nadprodukcji energii w danym regionie. Co zrobić z niewykorzystanymi zasobami? Najlepiej gdzieś zmagazynować. Nie muszą to być koniecznie akumulatory litowo-jonowe. Badacze z Uniwersytetu Barcelony wskazują palcem na popioły wulkaniczne.
Czytaj też: Nadprzewodnik, który uratuje energetykę. Nowe urządzenie jest dwukrotnie wydajniejsze od dotychczasowych
W jaki sposób ten drobny, sypki materiał miałby magazynować energię? Przez nagrzewanie się byłby w stanie kumulować w sobie energię cieplną. Ta natomiast, gdy zajdzie taka potrzeba, mogłaby zostać wykorzystana podczas zwiększonego zapotrzebowania na energię (zarówno cieplną, jak i elektryczną – w zależności od potrzeb).
Tak naprawdę tego typu magazyny ciepła już istnieją i bazują na konkretnych rodzajach soli. Podczas nadpodaży energię pożytkuje się na stopienie materiału. Kiedy pojawia się potrzeba wykorzystania „zapasu”, gorąca sól podgrzewa wodę i generuję parę wodną, która natomiast uruchamia turbiny prądotwórcze. Niestety technologia ta posiada kilka wad, m.in. sól powoduje korozję zbiorników i rur. Pomińmy już aspekt wysokich kosztów działania takiej instalacji.
Popioły wulkaniczne mogą uratować energetykę. Badania je pod kątem magazynów energii
Naukowcy z Uniwersytetu Barcelony postanowili zatem przyjrzeć się ewentualnemu potencjałowi popiołów wulkanicznych. Wykorzystali oni niewielką próbkę zebraną z wyspy La Palma wchodzącej w skład Wysp Kanaryjskich. To tutaj doszło do spektakularnej i bardzo długiej erupcji wulkanicznej w 2021 roku. Z wynikami ich analizy możemy zapoznać się na łamach czasopisma naukowego Journal of Energy Storage.
Czytaj też: Jak zrewolucjonizować energetykę? Wykorzystując kropki kwantowe
Badania skupiały się wokół potencjalnego zastosowania popiołów jako magazynu energii przy specyficznym rodzaju instalacji fotowoltaicznych. Mowa dokładnie o elektrowniach skoncentrowanej energii słonecznej. Są to zazwyczaj duże instalacje, gdzie dzięki lustrom zamontowanym na wysokiej wieży dochodzi do wzmożonej produkcji energii cieplnej (czasami zarówno cieplnej jak i elektrycznej). Najczęściej budowane są one na terenach pustynnych, np. w Maroku czy Arabii Saudyjskiej.
Czytaj też: Ta technologia zrewolucjonizuje energetykę. Kiedy stanie się realnym rozwiązaniem?
Uczeni sprawdzili w sposób empiryczny wytrzymałość popiołów wulkanicznych pod kątem magazynowania ciepła. Badania wykazały stabilność w wysokiej temperaturze do 750 st. C (wyższej niż w przypadku stopionej soli, gdzie wynosi ona około 500 st. C). Materiał badawczy charakteryzował się jeszcze niewielkim wzrostem masy, ale za to stabilnym w czasie, a ponadto zwiększoną absorpcją światła słonecznego oraz doskonałą stabilnością termiczną i chemiczną – czytamy w artykule naukowym.
Okazało się również, że popiół wulkaniczny ma nieco gorsze zdolności magazynujące. Przechowuje on mniejszą ilość energii niż stopiona sól. Niemniej autorzy badań uważają, że nie jest to bardzo utrudniająca rozwój tej technologii wada. Popioły są tańsze na rynku surowcowym. Ponadto stanowią swoisty materiał odnawialny – wszak wulkany nieustannie wyrzucają nowe ich pokłady przy okazji każdej erupcji.
Czytaj też: Ta bateria może zrewolucjonizować energetykę. Prosty proces przywrócił jej rekordową wydajność
Popiół z La Palmy zdał egzamin pod względem zastosowania w sektorze energetycznym. Przed nami teraz najtrudniejszy okres, aby stworzyć praktyczne rozwiązanie, które będzie nadawało się do implementacji w terenie. Dodajmy na koniec, że poza solą czy popiołami istnieje jeszcze kilka innych materiałów, których potencjał aplikacyjny jest eksplorowany przez naukowców. Wystarczy wymienić tutaj chociażby cegły, beton czy piasek. Ten ostatni nawet w małej skali jest wykorzystywany w Finlandii – baterie piaskowe służą tam do kumulowania nadwyżkowego ciepła, które w momencie niedoborów jest wysyłane do prywatnych odbiorców.
