Emissionsfrit energisystem sparer varme fra sommersolen til vinteren

En forskergruppe fra Chalmers Tekniske Universitet, Sverige, har gjort store fremskridt mod udviklingen af ​​et specialdesignet molekyle, som kan lagre solenergi til senere brug. Disse fremskridt er blevet præsenteret i fire videnskabelige artikler, den seneste dukker op i Energi- og miljøvidenskab .

For omkring et år siden, forskerholdet præsenterede et molekyle, der var i stand til at lagre solenergi. Molekylet, lavet af kulstof, brint og nitrogen, har den unikke egenskab, at når den bliver ramt af sollys, det omdannes til en energirig isomer - et molekyle bestående af de samme atomer, men bundet sammen på en anden måde.

Denne isomer kan derefter opbevares til brug, når den energi senere er nødvendig - f.eks. om natten eller om vinteren. Det er i flydende form og er tilpasset til brug i et solenergisystem, som forskerne kalder Molecular Solar Thermal Energy Storage (MOST) system. I det sidste år, forskerne har gjort store fremskridt i udviklingen af ​​MOST.

Forskergruppen udviklede en katalysator til at kontrollere frigivelsen af ​​den lagrede energi. Katalysatoren fungerer som et filter, hvorigennem væsken strømmer, skabe en reaktion, der opvarmer væsken med 63 grader Celsius. Hvis væsken har en temperatur på 20 grader C, når den pumpes gennem filteret, den kommer ud på den anden side ved 83 grader C. Samtidig det returnerer molekylet til dets oprindelige form, så det derefter kan genbruges i varmesystemet.

"Energien i denne isomer kan nu lagres i op til 18 år. Og når vi udvinder energien og bruger den, vi får en varmestigning større end vi turde håbe på, " siger lederen af ​​forskerholdet, Kasper Moth-Poulsen, professor ved Institut for Kemi og Kemiteknik.

I samme periode, forskerne lærte også at forbedre designet af molekylet for at øge dets lagringsevner, så isomeren kan lagre energi i op til 18 år. Dette var en afgørende forbedring, da projektets fokus primært er kemisk energilagring. Desuden, systemet var tidligere afhængigt af brugen af ​​det brandfarlige kemikalie toluen. Men nu, forskerne har fundet en måde at fjerne den potentielt farlige toluen og i stedet bruge kun det energilagrende molekyle.

Disse fremskridt betyder, at MOST-systemet nu fungerer på en cirkulær måde. Først, væsken fanger energi fra sollys, i en solfanger på taget af en bygning. Derefter opbevares det ved stuetemperatur, fører til minimalt energitab. Når der er brug for energi, det kan trækkes gennem katalysatoren, så væsken opvarmes. Det er forudset, at denne varme så kan udnyttes i boligvarmesystemer, hvorefter væsken kan sendes tilbage op på taget for at opsamle mere energi - alt sammen helt fri for emissioner, og uden at beskadige molekylet.

"Vi har gjort mange afgørende fremskridt på det seneste, og i dag, vi har et emissionsfrit energisystem, der fungerer hele året rundt, siger Kasper Moth-Poulsen.

Den termiske solfanger er en konkav reflektor med et rør i midten. Den følger solens vej hen over himlen og fungerer på samme måde som en parabol, at fokusere solens stråler på det punkt, hvor væsken fører gennem røret. Det er endda muligt at tilføje et ekstra rør med normalt vand for at kombinere systemet med konventionel vandopvarmning.

De næste skridt for forskerne er at kombinere alt til et sammenhængende system. "Der er meget tilbage at gøre. Vi har lige fået systemet til at fungere. Nu skal vi sikre, at alt er optimalt designet, " siger Kasper Moth-Poulsen. Gruppen er tilfredse med opbevaringsmulighederne, men mere energi kunne udvindes, Kasper mener. Han håber, at forskergruppen inden længe vil opnå en temperaturstigning på mindst 110 grader celsius og tror, ​​at teknologien kan komme i kommerciel brug inden for 10 år.