Marx.ba

Obnovljivi izvori energije, kao što su sunce, vjetar, more i rijeke, nude čistu energiju koja može pomoći u smanjenju emisije ugljičnog dioksida i ovisnosti o fosilnim gorivima. Međutim ti izvori su povremeni, što znači da ne proizvode energiju kontinuirano. Sunce ne sja uvijek, vjetar ne puše stalno, a hidroenergija može biti ograničena sušnim razdobljima.

Da bi se osigurala stabilna opskrba, potrebni su sistemi za skladištenje koji mogu pohraniti višak energije proizveden tokom perioda visokog prinosa i isporučiti ga kada je proizvodnja niska. Trenutno su baterije najčešće rješenje, ali one imaju svoje nedostatke.

Litij je ključan sastojak u mnogim modernim baterijama, poput onih koje se koriste u električnim vozilima i prijenosnim uređajima. Međutim on je relativno rijedak i koncentriran u nekoliko regija svijeta. Ekstrakcija litija je energetski intenzivna i troši velike količine vode, a uz to može zagađivati lokalne vodne resurse toksičnim hemikalijama.

Damian Stefaniuk i njegov tim na Massachusetts Institute of Technology (MIT) razvili su inovativno rješenje koje koristi beton kao sredstvo za skladištenje energije. Stvorili su tako uređaj za skladištenje energije poznat kao superkondenzator pomoću tri jeftina sastojka: vode, cementa i crnog ugljika (supstanca slična čađi). Crni ugljik – povećava električnu vodljivost betona, piše BBC.

Superkondenzatori su uređaji koji mogu brzo pohraniti i otpustiti velike količine energije. Za razliku od konvencionalnih baterija, imaju duži vijek trajanja i mogu podnijeti mnogo više ciklusa punjenja i pražnjenja.

Superkondenzator funkcionira zahvaljujući neobičnom svojstvu crnog ugljika – visokoj provodljivosti. Kada se on kombinira s cementnim prahom i vodom, stvara se beton pun mreža provodljivog materijala, nalik na male grane i korijenje.

Kondenzatori se sastoje od dvije provodne ploče s membranom između njih. U ovom slučaju obje ploče su napravljene od cementa s crnim ugljikom, natopljenih u elektrolitsku sol, kalijev klorid.

Kada se struja primijeni na ploče natopljene solju, pozitivno nabijene ploče akumuliraju negativno nabijene ione iz kalijevog klorida, a membrana sprječava izmjenu nabijenih iona između ploča, stvarajući električno polje.

Beton i crni ugljik su jeftini i široko dostupni. Zbog toga bi proizvodnja betonskih superkondenzatora imala manji utjecaj na okoliš u usporedbi s vađenjem litija. Osim toga, beton je čvrst i dugotrajan materijal, što znači da bi superkondenzatori mogli imati dug vijek trajanja.

Inovacija koju su razvili Stefaniuk i njegov tim predstavlja potencijalnu revoluciju u skladištenju energije. Ako se ovaj koncept pokaže učinkovitijim u većim razmjerima, mogao bi značajno doprinijeti rješenju problema skladištenja energije koji trenutno koče široku primjenu obnovljivih izvora energije.

Superkondenzatori su vrlo učinkoviti u pohranjivanju energije, ali se razlikuju od baterija u nekoliko važnih aspekata. Mogu se puniti mnogo brže od litij-ionskih baterija i ne pate od istog nivoa degradacije performansi.

Međutim superkondenzatori također brzo oslobađaju pohranjenu energiju, što ih čini manje korisnima u uređajima kao što su mobilni telefoni, prijenosni računari ili električni automobili, gdje je potrebna stalna opskrba energijom u dužem periodu.

Prema Stefaniuku, ugljično-cementni superkondenzatori mogli bi značajno doprinijeti naporima da se globalna ekonomija dekarbonizira.

– Ako se tehnologija može skalirati, može pomoći u rješavanju važnog problema – pohranjivanja obnovljive energije, kaže on.

Stefaniuk te njegovi kolege s MIT-a i Instituta Wyss za biološki inspirirano inženjerstvo na Univerzitetu Harvard predviđaju nekoliko primjena za svoje superkondenzatore.

Jedna od mogućnosti je stvaranje cesta koje pohranjuju solarnu energiju i zatim je oslobađaju za bežično punjenje električnih automobila dok se voze cestom. Brzo oslobađanje energije iz ugljično-cementnog superkondenzatora omogućilo bi brz poticaj za njihove baterije.

Druga mogućnost je korištenje superkondenzatora kao temelja kuća.

– Zamislite zidove, temelje ili stubove koji nisu samo nosivi elementi strukture, već također pohranjuju energiju unutar njih, kaže Stefaniuk.

Tehnologija superkondenzatora nastalih od betona i ugljika još je u ranim fazama razvoja. Superkondenzatori nisu savršeni. Postojeće iteracije brzo ispuštaju energiju i nisu idealne za stabilan izlaz, potreban za napajanje kuće cijelog dana. Stefaniuk kaže da on i kolege rade na rješenju koje bi omogućilo da se njihova verzija od ugljika i cementa prilagodi podešavanjem smjese, ali neće otkriti detalje dok ne završe testove i objave rad.