Шведские ученые изобрели энергосистему, запасающую на зиму летнее тепло

В 2015 году на конференции ООН по климату было принято соглашение, согласно которому до 2050 года глобальные выбросы должны быть сокращены на 60%. При этом потребление энергии постоянно увеличивается, ведь население земли растет. Таким образом, потребность в альтернативных источниках энергии становится все более острой.

Самый перспективный, возобновляемый источник – солнечная энергия, которая в перспективе сможет обеспечить более четверти всех энергетических потребностей. Однако при использовании источников солнечной энергии возникает существенная проблема, которая препятствует массовому внедрению технологий: до сих пор не существует дешевого и эффективного долговременного хранилища для энергии, которую оно генерирует. Ученые давно озаботились решением этой задачи, однако лишь в 2018 году удалось совершить прорыв в этой области.

Команда шведских ученых под руководством профессора Каспера Мот-Поулсона больше года работает над молекулой перспективного вещества норборнадиена, улучшая ее светопоглощение, выделение тепла и устойчивость.

Отметим, что подобные разработки велись советскими учеными еще в середине XX века, однако практического применения они не нашли. Топливо разрушалось после нескольких циклов, не удерживало энергию достаточно долго и его нужно было смешивать с токсичными горючими растворителями – толуолом или хлороформом, которые разбавляли собирающее энергию топливо.

В отличие от них, шведы разработали и уже протестировали специальную жидкость, называемую солнечным тепловым топливом (MOST), состоящую лишь из норборнадиена в жидкой форме и эффективно накапливающую и отдающую солнечную энергию. Соединение, поглощая солнечный свет, превращается в метастабильный (псевдоустойчивый) изомер квадрициклан. Энергия солнца словно попадает в ловушку, и остается внутри молекулы даже после того, как она остывает. В таком состоянии она может храниться до 18 лет.

Исследовательская группа разработала катализатор для контроля высвобождения накопленной энергии. Катализатор действует как фильтр, через который течет жидкость, создавая реакцию, которая нагревает жидкость на 63°С. При этом молекулы жидкости возвращаются в исходное состояние и их можно снова использовать для накопления энергии. Ученые построили прототип системы на крыше университета Чалмерса, что привлекло инвесторов. По словам Мот-Поулсена, многочисленные компании связались с ним, чтобы обсудить потенциал для коммерциализации.

Исследователь подсчитал, что лучший вариант его топлива может хранить до 250 ватт-часов энергии на килограмм. Это примерно вдвое больше энергии батарей Tesla Powerwall, которые сейчас часто используют для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями.

«За последнее время мы достигли значительных успехов, и сегодня у нас есть энергосистема без выбросов, которая работает круглый год», - говорит Мот-Поулсен.

Исследователи продолжают улучшать технологию. Если все пойдет по плану, они рассчитывают увеличить нагрев при катализе, по крайней мере, еще на 110 °С и сделать технологию доступной для коммерческого использования в течение 10 лет.