Στις ερήμους των Ηνωμένων Αραβικών Εμιράτων, ένα τεράστιο έργο καθαρής ενέργειας, που εκτείνεται σε μια περιοχή περίπου ίση με 12.600 γήπεδα ποδοσφαίρου, θα φιλοξενήσει μια τεχνολογική καινοτομία που θα επιτρέπει στην ηλιακή ενέργεια να τροφοδοτεί το ισοδύναμο μισού εκατομμυρίου κατοικιών καθ’ όλη τη διάρκεια της νύχτας.
Το κράτος του Κόλπου συνδυάζει σταδιακά ισχύ ηλιακής ενέργειας 5,2 GW με αποθήκευση σε μπαταρίες χωρητικότητας 19 GWh.
Την ίδια στιγμή, περίπου 7.500 μίλια μακριά, στις εγκαταστάσεις του Εθνικού Εργαστηρίου Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας των ΗΠΑ στο Κολοράντο, ερευνητές και μηχανικοί κατασκευάζουν μερικές από τις μικρότερες μπαταρίες που έχουν δημιουργηθεί ποτέ.
Ένα κλάσμα του μεγέθους των τεράστιων μπαταριών ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση ανανεώσιμης ενέργειας, αυτές οι μικροσκοπικές μπαταρίες έχουν σχεδιαστεί για να τροφοδοτούν ηλεκτρονικές ετικέτες παρακολούθησης, οι οποίες θα καταγράφουν τις κινήσεις νεαρών σολομών και χελιών μήκους μόλις περίπου 7,5 εκατοστών.
Καθώς οι παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου συνεχίζουν να επεκτείνουν τα όρια σε μέγεθος και κλίμακα, εναλλακτικοί τύποι μπαταριών θα μπορούσαν να προσφέρουν τον ίδιο κρίσιμο ρόλο στην αξιοποίηση της ενέργειας χαμηλών εκπομπών άνθρακα – χωρίς όμως την έντονη αναζήτηση κρίσιμων ορυκτών, όπως το λίθιο, το κοβάλτιο και το νικέλιο, η εξόρυξη των οποίων έχει προκαλέσει ανησυχίες για την προστασία του περιβάλλοντος και τις ευάλωτες κοινότητες.
Σε αντίθεση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι οποίες έχουν περιορισμένο αριθμό κύκλων φόρτισης και εκφόρτισης, πολλές από αυτές τις εναλλακτικές τεχνολογίες μπορούν να χρησιμοποιούνται επ’ αόριστον και να ανακυκλώνονται όταν οι μονάδες φτάσουν στο τέλος της διάρκειας ζωής τους, η οποία υπολογίζεται στα 20 χρόνια.
Ήδη, οι εταιρείες ανάπτυξης στρέφονται σε ένα ευρύ φάσμα υλικών για την αποθήκευση ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας όταν αυτή είναι διαθέσιμη και τη χρήση της για την τροφοδοσία συσκευών, από φορητή τεχνολογία μέχρι δίκτυα θέρμανσης, εργοστάσια και πυραυλικά συστήματα.
Ακολουθούν ορισμένες από τις καινοτομίες αποθήκευσης ενέργειας που προκαλούν το ενδιαφέρον.
Υγρός αέρας
Στα τέλη της περασμένης χρονιάς, στον χώρο ενός πρώην εργοστασίου άνθρακα στο Τράφορντ, ο πρώην δήμαρχος της ευρύτερης περιοχής του Μάντσεστερ σηματοδότησε την έναρξη κατασκευής ενός πολυαναμενόμενου έργου αποθήκευσης ενέργειας, το οποίο θα μπορούσε να οδηγήσει στην «επανεκβιομηχάνιση» της περιοχής.
Ο Άντι Μπέρναμ δήλωσε ότι η ανάπτυξη του πράσινου συμπλέγματος του Τράφορντ, στο οποίο περιλαμβάνεται η «κρυομπαταρία υγρού αέρα» του Κάρινγκτον, θα μπορούσε να σημαίνει ότι «αυτή η δεκαετία είναι η πιο συναρπαστική από την εποχή της Βικτωριανής περιόδου».
Με απλά λόγια, το έργο του Κάρινγκτον, που αναπτύσσεται από τη βρετανική νεοφυή εταιρεία Highview Power, έχει ως στόχο να συλλέγει την ανανεώσιμη ενέργεια όταν υπάρχει σε αφθονία και να την αποθηκεύει με τη μορφή υγρού αέρα. Θεωρητικά, μια «κρυομπαταρία» μπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια για ώρες, ημέρες ή ακόμη και εβδομάδες.
Η επιστήμη πίσω από αυτό είναι πιο σύνθετη: το έργο του Κάρινγκτον χρησιμοποιεί την πλεονάζουσα ανανεώσιμη ενέργεια για να ψύξει τον αέρα στους -196°C, μειώνοντας τον όγκο του στο ένα επτακοσιοστό. Ο αέρας μπορεί να διατηρηθεί σε αυτή την κατάσταση μέχρι τη στιγμή που η ανανεώσιμη ενέργεια θα είναι περιορισμένη και οι τιμές στην αγορά θα αρχίσουν να αυξάνονται.
Στη συνέχεια, ο υγρός αέρας αφήνεται να μετατραπεί ξανά σε αέριο, διαστέλλεται ταχύτατα και περνά μέσα από μια τουρμπίνα που παράγει ηλεκτρική ενέργεια, χωρίς τις εκπομπές που συνδέονται συνήθως με τους σταθμούς παραγωγής ενέργειας από φυσικό αέριο.
Το έργο έχει αντιμετωπίσει αρκετές καθυστερήσεις, όμως όταν ξεκινήσει τη λειτουργία του, η οποία προγραμματίζεται για το τέλος του έτους, θα προσφέρει αποθηκευτική ικανότητα 300 MWh και ισχύ εξόδου 50 MW για έξι ώρες – αρκετή καθαρή, ανανεώσιμη ενέργεια για να τροφοδοτήσει σχεδόν μισό εκατομμύριο κατοικίες.
Λιωμένο αλάτι
Ενώ στο Μάντσεστερ η ενέργεια αποθηκεύεται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, στην έρημο της Νεβάδα έχει επιλεγεί η αντίθετη προσέγγιση.
Εκεί, 10.000 ηλιακά κάτοπτρα παράγουν ηλεκτρική ενέργεια για το έργο Crescent Dunes, το οποίο εδώ και 10 χρόνια αξιοποιεί την ενέργεια του ήλιου για να θερμαίνει μια δεξαμενή με νιτρικό κάλιο και νιτρικό νάτριο στους 560°C.
Αυτή η θερμοκρασία μπορεί να διατηρηθεί για 10 ώρες μετά τη δύση του ήλιου, πριν η αποθηκευμένη θερμική ενέργεια μετατραπεί ξανά σε ηλεκτρική, χρησιμοποιώντας τη θερμότητα για την κίνηση μιας παραδοσιακής περιστρεφόμενης τουρμπίνας. Το σύστημα ουσιαστικά αποθηκεύει καθαρή ηλεκτρική ενέργεια με τη μορφή θερμότητας, σε μια διαδικασία που είναι γνωστή ως αποθήκευση με λιωμένο αλάτι.
Αυτές οι μπαταρίες λιωμένου αλατιού αποτελούν τις κύριες πηγές ενέργειας για πολλά σύγχρονα κατευθυνόμενα βλήματα και πυρηνικά όπλα, λειτουργώντας ως «εφεδρικές μπαταρίες» που διατηρούν ενέργεια μέχρι η πυροτεχνική θερμότητα που παράγεται κατά την εκτόξευση του όπλου να ενεργοποιήσει την απελευθέρωσή της.
Τη δεκαετία του 2020, η Δανία απέδειξε επίσης ότι η τεχνολογία αποθήκευσης με λιωμένο αλάτι μπορεί να αποτελέσει λύση στο πρόβλημα της απανθρακοποίησης της βαριάς βιομηχανίας. Η κορυφαία χώρα στην αιολική ενέργεια παρουσίασε νωρίτερα φέτος ένα μεγάλης κλίμακας έργο μπαταρίας λιωμένου αλατιού ισχύος 1 GWh, το οποίο μπορεί να αποθηκεύει καθαρή ηλεκτρική ενέργεια έως και για δύο εβδομάδες, θερμαίνοντας τα άλατα περίπου στους 600°C.
Όταν χρειάζεται, το καυτό αλάτι κυκλοφορεί μέσα από μια γεννήτρια που παράγει ατμό υψηλής θερμοκρασίας, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας σε βιομηχανικές διαδικασίες.
Άμμος
Όπως ακριβώς η ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να αποθηκευτεί θερμαίνοντας αλάτι, έτσι μπορεί να αποθηκευτεί και μέσα στην άμμο.
Στη μικρή πόλη Πορνέινεν, στη νότια Φινλανδία, χιλιάδες τόνοι άμμου βοηθούν στην αποθήκευση ενέργειας που χρησιμοποιείται για τη θέρμανση σχολείων, βιβλιοθηκών και δημοτικών κτιρίων.
Αυτό αναμένεται να επιτρέψει στην περιοχή να σταματήσει πλήρως τη χρήση πετρελαίου στο τοπικό δίκτυο θέρμανσης και να μειώσει τη χρήση ξυλοτεμαχιδίων κατά περίπου 60%.
Η μπαταρία άμμου χρησιμοποιεί περίπου 2.000 τόνους θρυμματισμένου σαπωνόλιθου για να αποθηκεύει καθαρή ενέργεια με τη μορφή θερμότητας, παρέχοντας θερμική ισχύ 1 MW και αποθηκευτική ικανότητα 100 MWh.
Το καλοκαίρι, η μπαταρία άμμου, η οποία έχει ύψος περίπου 13 μέτρα και πλάτος 15 μέτρα, μπορεί να καλύψει σχεδόν έναν μήνα αναγκών θέρμανσης στην Πορνέινεν – ενώ τον χειμώνα σχεδόν μία εβδομάδα.
Είναι περίπου 10 φορές μεγαλύτερη από μια προηγούμενη έκδοση που παρουσιάστηκε στη χώρα το 2022, γεγονός που υπογραμμίζει τις δυνατότητες των μπαταριών άμμου να συμβάλουν περισσότερο στη μείωση των εκπομπών σε ολόκληρη τη χώρα.
Τεχνολογία από τον ιδρώτα
Στην Ιαπωνία, ερευνητές του Πανεπιστημίου Επιστημών του Τόκιο εξετάζουν κατά πόσο ο ανθρώπινος ιδρώτας θα μπορούσε να αποτελέσει μια βιώσιμη πηγή ενέργειας για την τροφοδοσία φορητών τεχνολογιών.
Αντιμετωπίζοντας το ανθρώπινο σώμα ως μια πηγή ενέργειας ικανή να παρέχει συνεχή ηλεκτρική ισχύ, οι ερευνητές ελπίζουν να λύσουν το πρόβλημα της τροφοδοσίας των αισθητήρων που βρίσκονται στη βάση των φορητών συσκευών, χωρίς τη χρήση μικρών μπαταριών που τις κάνουν ογκώδεις και απαιτούν συχνή φόρτιση.
Για τον σκοπό αυτό ανέπτυξαν ένα λεπτό, φορετό έμπλαστρο που παράγει ηλεκτρική ενέργεια απευθείας από τον ανθρώπινο ιδρώτα. Χρησιμοποιεί μια ενζυμική βιοκαύσιμη κυψέλη, η οποία συλλέγει τις χημικές ενώσεις — κυρίως το γαλακτικό οξύ — που απελευθερώνονται στον ιδρώτα και τις μετατρέπει σε ενέργεια.
Όταν ο ιδρώτας έρθει σε επαφή με την κυψέλη, τα ένζυμα που είναι ενσωματωμένα στο έμπλαστρο προκαλούν μια βιοχημική αντίδραση, απελευθερώνοντας ηλεκτρόνια.
Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να παραχθεί ηλεκτρική ενέργεια χωρίς την ανάγκη εξωτερικής πηγής τροφοδοσίας, κατά τη διάρκεια καθημερινών δραστηριοτήτων όπως το περπάτημα, η άσκηση ή οι απλές μετακινήσεις και δουλειές της ημέρας.
Με πληροφορίες από Guardian
