Zelenú energiu uskladníme efektnejšie, chce to ale čas

TECH-ECO-ico10

Batérie, prečerpávacie vodné elektrárne, obrovské zotrvačníky, alebo supravodivé mega-cievky a iné exotické riešenia sú schopné skladovať elektrickú energiu a v čase špičky ju zas uvoľňovať do siete. Je však problémom získať cenovo prijateľný systém s veľkou akumulačnou kapacitou, ktorý by bol zároveň schopný energiu s veľkým výkonom v krátkom časovom intervale uvoľňovať.

electrochemical flow capacitor

Príkladom môžu byť batérie a superkapacitory (jazykovo korektný výraz „superkondenzátor“ sa v tejto súvislosti príliš nepoužíva). Batérie dokážu uskladniť veľké množstvo energie, stačí pospájať len dostatočný počet článkov. Ich nevýhodou je však neschopnosť energiu uvoľniť v krátkom čase a tiež životnosť, obmedzená rádovo na tisíc nabíjacích/vybíjacích cyklov. Superkapacitory majú naopak veľmi dlhú životnosť, vydržia státisíce cyklov a dokážu energiu vydať veľmi rýchlo, ich kapacita je však na energetické účely zatiaľ nedostatočná (aj keď  sa začínajú objavovať ako doplnkový zdroj popri akumulátoroch napr. v elektromobiloch). 

Výskumný tým z Drexel University vo Philadelphii teraz vyvíja akýsi hybrid medzi akumulátorom a superkapacitorom, ktorý by mal mať veľkú energetickú kapacitu, dlhú životnosť a zároveň by dokázal energiu uvoľňovať dostatočne dynamicky. Elektrochemický prietokový kapacitor (electrochemical flow capacitor, EFC) je založený na prečerpávaní tekutého elektrolytu a zmesi uhlíkových častíc, ako nositeľov náboja, medzi dvoma nádržami. Zmes elektrolytu a uhlíkových častíc, pripomínajúca uhlíkový kal, je čerpaná z nádrže cez prietokovú bunku, kde sa uhlíkové častice nabijú elektrickým nábojom a nabitý roztok prúdi do ďalšej nádrže, kde sa spolu s naviazanou energiou uskladní, kým nebude potrebné jej využitie. Rovnakým spôsobom, len v opačnom poradí prebieha vybíjací cyklus, avšak v prietokových bunkách sa tentoraz energia z uhlíkových častíc odoberie.

electrochemical flow capacitor

Princíp nabíjania a vybíjania EFC kapacitorov.

Výhody? Výkon závisí od počtu buniek, ktoré je možné paralelne pripájať podľa potreby a kapacita zdroja je zas úmerná veľkosti nádrží. Životnosť EFC je podobná ako pri superkapacitoroch a dosahuje stovky tisíc cyklov, čiže rádovo stonásobok oproti batériám. Nevýhodou sú veľké rozmery nádrží spôsobené nízkou energetickou hustotou elektrolytickej zmesi. To by zas nemuselo byť kritické pri nasadení do stabilizácie inteligentných rozvodných sietí, prekáža to však pri iných potenciálnych aplikáciách. Vedci z Drexel University však predpokladajú, že sa podarí energetickú hustotu kalu zvýšiť desaťnásobne, čo otvorí dvere komerčnému využitiu EFC. Ako však býva „dobrým zvykom“ pri väčšine spásonosných riešení z oblasti energetiky – ani pri všeobecnom nadšení nikto nehovorí o konkrétnych termínoch. Ak je teda namieste optimizmus, potom len opatrný.

 electrochemical flow capacitor

Foto: Gizmag a Drexel University