Hliník jako levné a účinné řešení pro sezónní skladování obnovitelné energie

Hliník jako médium pro ukládání energie v baterii s redoxním cyklem má více než 50krát vyšší hustotu energie než lithium-iontová baterie. Švýcarští vědci nyní vyvíjejí technologii, která by mohla být použita k ukládání obnovitelné energie, jak píše server New Atlas.

Solární panely shromažďují většinu energie uprostřed dne, takže je zapotřebí nějaké řešení krátkodobého skladování, které by tuto energii ukládalo do nějaké formy baterie a uvolňovalo ji večer, když lidé přijdou domů a spustí televizory a myčky nádobí.

Takové skladování však představuje mnohem větší problém v sezónním měřítku. Čím dále od rovníku, tím méně slunce v zimních měsících. V některých částech Skandinávie není slunce po celé měsíce. V těchto oblastech je tedy každoročně velmi málo sluneční energie, a to právě v době, kdy ji všichni potřebují. Bezuhlíkový svět potřebuje způsob, jak skladovat obrovské množství přebytečné obnovitelné energie vyrobené v teplých měsících a následně ji uvolňovat během dlouhých zim. Tento způsob musí být navíc cenově dostupný.

Výzkumníci ze švýcarského Institutu pro solární technologie SPF se již řadu let zabývají oxidačně-redukčními cykly hliníku a nedávno zahájili výzkumný projekt s názvem Reveal, na kterém se podílí devět různých partnerů ze sedmi evropských zemí. Jak uvádí tým SPF v roce 2020, jediný blok hliníku o objemu jednoho metru krychlového dokáže chemicky uchovat pozoruhodné množství energie – přibližně 23,5 megawatthodin, což je více než 50krát více než lithium-iontová baterie. Hliník má specifickou energii 8,7 kWh na kilogram, což je asi 33krát více než baterie, které Tesla používá ve svém Modelu 3.

S tak velkými bloky se však nedá pracovat, a proto tým Reveal navrhuje použít hliníkové kuličky o průměru 1 mm. Přirozeně tím ztrácíte část objemové hmotnosti, ale i tak to vychází na více než 15 MWh na metr krychlový. Přenos této energie dovnitř a ven je však komplikovaný. Během „nabíjecího procesu“ se přebytečná obnovitelná energie použije k přeměně oxidu hlinitého nebo hydroxidu hlinitého na čistý elementární hliník. Jedná se o průmyslovou elektrolýzu, která vyžaduje teploty kolem 800 °C a nové inertní elektrody, pokud se chceme vyhnout emisím oxidu uhličitého, které provázejí dnešní konvenční procesy tavení hliníku.

Tým odhaduje, že takový hliníkový redoxní systém bude možné „nabíjet“ s účinností přibližně 65 %. Všechny suroviny jsou zde relativně levné a hojné a jejich skladování a přeprava jsou velmi snadné. Ačkoli hliník při kontaktu s okolním vzduchem oxiduje, je to pouze povrchová vrstva o tloušťce méně než půl nanometru, která při usazování těchto malých milimetrových kuliček na vzduchu způsobuje ztrátu chemické energie mnohem menší než 1 %.

Pokud chcete hliník vypustit, jednoduše jej otočte. Funguje při mnohem nižších teplotách. Při reakci hliníku s vodou stačí teploty nižší než 100 °C. Výsledkem je hydroxid hlinitý a čistý vodík, který lze vložit do palivových článků a vyrábět z něj elektřinu. Proces a palivový článek rovněž produkují teplo, které lze využít pro vytápění prostor nebo ohřev teplé vody. Existuje také proces, který probíhá při teplotách nad 200 °C, kdy hliník reaguje s vodní parou za vzniku oxidu hlinitého, vodíku a mnohem vyšších teplot, které jsou vhodné pro průmyslové aplikace.

Model Reveal předpokládá, že proces nabíjení bude probíhat v centrálních tavicích skladech a „nabitý“ hliník bude odvážen ve velkém, aby mohl být „vyložen“ na místě v bytových domech, průmyslových zařízeních a dokonce i v jednotlivých rodinných domech, protože potřebné zařízení je poměrně jednoduché a nenáročné na údržbu. Po vyčerpání „šťávy“ se oxidy a hydroxidy hliníku odešlou zpět do skladu, kde se „dobijí“. V ideálním případě by se podle týmu Reveal hliník v procesu nekonečně dlouho cyklicky vracel tam a zpět, takže by systém neměl žádné náklady na suroviny. Náklady na skladování energie by mohly být o něco nižší než u jiných srovnatelných současných projektů.

Zdroj: newatlas.com