Energii ze slunce prozatím nedokážeme efektivně ukládat: vědci zkoumají nadějnou technologii
S využitím sluneční energie v zimě je to komplikované: jak fotovoltaika, tak i solární termika nabízejí pouze zlomek svého maximálního výkonu. Slabé sluneční záření a krátké dny mají za následek to, že solární vytápění dosáhne maximálně třetinového výkonu ve srovnání s letními měsíci. Přitom poptávka po topení je v zimě pochopitelně vysoká.
Vliv ročních období na severní polokouli lze jen těžko změnit, a tak se vědci snaží přijít na způsob, jak uchovat sluneční energii z letních do zimních měsíců. Umožnit by to mohly takzvané molekulární fotospínače.
Mohlo by vás zajímat
V létě sluneční energii nasbíráte a uložíte, v zimě ji využijete
Co se za novou záhadnou technologií skrývá? Fotospínače jsou uhlovodíkové moduly, které reagují na světlo. Molekuly o velikosti pouhých nanometrů mění při vystavení ultrafialovému záření slunečních paprsků svou strukturu. Při tomto procesu fotospínače ukládají energii.
Pomocí speciálního katalyzátoru nebo elektrickým impulzem lze poté molekuly nabité slunečním světlem stimulovat k návratu do původního stavu, přičemž dochází k uvolňování tepelné energie.
Výzkumníky napadlo, že solární termické systémy by mohly místo vody, která se používá v současných řešeních, využívat řešení s fotospínači. Ty by mohly pomoci v létě ukládat sluneční energii a v zimě ji poté využít k vytápění.
Princip je velmi podobný tepelným vložkám, které jsou dnes k dispozici například do kapes nebo bot. Pokud se v nich obsažená kovová destička zdeformuje, vložky uvolní tepelnou energii. Ke škodě věci ale stále existuje spousta překážek bránících tomu, aby tento princip vědci využili pro solární tepelné systémy.
Mohlo by vás zajímat
Fotospínače musejí být mnohem robustnější: důležitá je hlavně jejich odolnost a účinnost
Problém, kvůli kterému nejsou fotospínače doposud široce používané, je v tom, že jsou buď po dlouhou dobu stabilní, tedy tepelnou energii uchovávají dlouho, nicméně z hlediska praktického využití je jí málo. Větší množství pojmou pouze na omezenou dobu, nikoliv na týdny, nebo měsíce. Nejsou tedy prozatím použitelné jako zásobárny tepla pro střídání ročních období.
Vědci se snaží o to, aby molekulární fotospínače byly schopné dělat obojí najednou. Jedno z možných řešení vidí v přidání barviv. Molekuly by tak mohly být schopny uchovat šestkrát více energie než v doposud známém režimu. Musejí být ale stabilnější – prozatím jsou takto upravené schopny vydržet pouze několik málo ukládacích cyklů.
Překážkou je také cena. I malá pilotní elektrárna s touto technologií by stála několik desítek milionů korun. Pokud by bylo potřeba využít molekulární fotospínače v objemu vyšších stovek kilogramů nebo dokonce jednotek tun, cena by byla astronomická. V současnosti proto praktická realizace nedává smysl. Jednoduše by to bylo příliš drahé.
Mohlo by vás zajímat
Zkoumání možností této technologie ale zdaleka není u konce. V rámci projektu MOST (Molecular Solar Thermal Energy Storage Systems) tento vývoj podporuje i Evropská komise. Cílem je vyvinout solární systém založený na molekulárních spínačích, který by byl schopen zachytávat sluneční energii a skladovat ji po dlouhou dobu.
V rámci tohoto projektu mají být molekulární spínače a související katalyzátory včetně potřebných zařízení vyvinuty do takového stavu, aby svým výkonem předčily stávající řešení. Zatím ale není jasné, kdy se něco takového podaří.
