Europsko istraživanje proširuje mogućnosti čiste energije, podupirući cilj EU-a da do 2050. postane klimatski neutralan. Tehnika uključuje sakupljanje naboja elektriciteta sadržanih u plinovitim molekulama vode
STIŽE BUDUĆNOST
Ostvarenje sna o proizvodnji električne energije iz zraka
Dok Europska unija teži klimatskoj neutralnosti do sredine stoljeća, tim majke i sina pomaže u rješavanju potencijalne prepreke: ograničenog broja obnovljivih izvora energije koji pokreću odmicanje EU-a od fosilnih goriva.
Andriy Lyubchyk je partner na projektu CATCHER, čiji je cilj proširiti mješavinu čiste energije usavršavanjem pretvorbe atmosferske vlage u električnu energiju.
Stari san
Tehnika uključuje sakupljanje sićušnih naboja statičkog elektriciteta sadržanih u plinovitim molekulama vode, koje su sveprisutne u atmosferi. Proces je poznat kao higroelektricitet ili elektricitet vlage.
„S ovim novim obnovljivim izvorom energije vjerujemo da ćemo drastično povećati učinkovitost i mogućnosti prijelaza na zelenu energiju”, rekao je Lyubchyk, glavni izvršni direktor portugalskog start-up poduzeća Cascatachuva Lda. Također je kemijski inženjer na Lusophone University of Humanities and Technologies u Lisabonu, Portugal.
Početkom 1900-ih izumitelj Nikola Tesla sanjao je o iskorištavanju energije iz zraka. Izveo je niz pokusa pokušavajući uhvatiti električne naboje iz atmosfere i pretvoriti ih u električnu struju.
Od Teslinog vremena znanstvenici su naučili više o tome kako se elektricitet formira i oslobađa u atmosferi i otkrili su da vodena para može nositi električni naboj.
Tehnološko znanje i iskustvo moglo bi biti poticaj za EU, koja oko 22 % svoje energije dobiva iz obnovljivih izvora energije. Na putu je pooštriti cilj za kraj desetljeća za takve izvore, koji također uključuju hidroenergiju, na čak 45 %.
No, da bi Europa postala klimatski neutralna do 2050., obnovljivi izvori energije morat će igrati još veću ulogu, a higroelektrična energija bi EU-u dala više mogućnosti dok nastoji napustiti naftu, prirodni plin i ugljen.
Nova tehnologija
Projekt CATCHER, koji se financira iz Pathfinder programa Europskog vijeća za inovacije, okuplja osam partnera iz šest zemalja u Europi kako bi istražili tu mogućnost.
Premda bi opća ideja mogla biti ista, određena tehnologija koju upotrebljava projekt CATCHER uvelike se razlikuje od Tesline. Projekt upotrebljava ćelije nalik pločama izrađene od cirkonijevog oksida, tvrdog kristalnog materijala, za hvatanje energije iz atmosferske vlage.
Cirkonijev oksid je keramički materijal čija je upotreba vrlo rasprostranjena za stvari kao što su zubni implantati, napredni materijali nalik staklu, elektronika i obloge za šipke za nuklearno gorivo.
Istražujući svojstva nanomaterijala napravljenih od cirkonijevog oksida prije sedam godina, istraživači su počeli uočavati dokaze higroelektriciteta, prema Svitlani Lyubchik, koja koordinira projekt CATCHER i majka je Andrija Lyubchyka.
Kao i on, ona je inženjerka kemije na luzofonskom sveučilištu. Poduzeli su različite inicijative kako bi pokušali iskoristiti taj potencijal.
Istraživači su sada na točki gdje ploča od njihovog materijala veličine 8 puta 5 centimetara može generirati oko 0,9 V u laboratoriju s vlagom od oko 50 %. To je usporedivo s izlaznom snagom polovice AA baterije.
Radeći na tome da svoj higroelektrični materijal učini učinkovitijim, tim očekuje da će, nakon što budu usavršene, ćelije moći skupljati istu količinu električne energije kao fotonaponske ćelije slične veličine.
Istraživači također vjeruju da će ćelije biti raspoređene na sličan način kao solarni paneli ili kao velike farme električne energije ili kao izvor energije za pojedinačne zgrade.
Ustaljeno stanje
Ćelije se stvaraju proizvodnjom vrlo malih, ujednačenih nanočestica cirkonijevog oksida i njihovim komprimiranjem u sloj materijala slične strukture, uključujući niz kanala ili kapilara.
Nanostruktura stvara električna polja unutar kapilara koje odvajaju naboj od molekula vode apsorbiranih iz atmosfere, prema Andriyu Lyubchyku.
Rezultat je kaskada fizikalno-kemijskih, fizikalnih i elektrofizičkih procesa koji hvataju električnu energiju.
U jednom će pogledu nova tehnologija imati prednost u odnosu na solarnu energiju i energiju vjetra. Dok paneli i turbine moraju biti postavljeni tako da hvataju sunčevu svjetlost i vjetar, higroelektrične ćelije ne trebaju posebno mjesto jer postoje male varijacije u lokalnim razinama vlažnosti.
Ipak, higroelektrične ćelije neće nužno biti opcija posvuda jer zahtijevaju minimalnu razinu vlažnosti za rad.
„Na primjer, ako je vani -15 stupnjeva, pa je sve zaleđeno, neće biti vode u zraku”, rekao je Andriy Lyubchyk.
Stropno rješenje
Također je zajedno sa svojom majkom koordinator projekta SSHARE kojiega financira EU, a koji radi na primjeni u stvarnom svijetu ugradnjom higroelektričnih ćelija u sustav grijanja i hlađenja.
„Kombiniramo obje tehnologije i činimo ih samodostatnima”, rekao je Andriy Lyubchyk.
Sustav grijanja i hlađenja temelji se na naprednoj zračećoj ploči koja se može montirati na strop prostorije.
Iznad panela prolaze perforirane vodovodne cijevi koje ga opskrbljuju toplom ili hladnom vodom, ovisno o tome hoće li se prostorija grijati ili hladiti. Ploča zatim zrači toplinu u, ili apsorbira toplinu iz, prostorije putem atmosferske vlage, slično kao što koža može emitirati toplinu putem znojenja.
Sustav bi trebao biti u stanju napajati pumpe koje cirkuliraju vodu koristeći higroelektričnu energiju koja se stvara prolaskom vodene pare u panel i iz njega.
Samodostatni sustav grijanja naglašava kako hidroelektrična energija može pomoći u poticanju prijelaza na nultu neto stopu energije, kažu istraživači.
„Možemo pridonijeti politici EU-a u smislu energetske neovisnosti”, rekla je Svitlana Lyubchik.
Istraživanja u ovom članku financira EU. Ovaj je materijal izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.
Više informacija
Ako želite znati više, slijedite poveznice u nastavku:
Sve što je bitno, na dohvat ruke
Skini aplikaciju za najbolje iskustvo portala. Čitaj, komentiraj i budi uvijek u toku s najnovijim vijestima.
Odaberi temu koju želiš pratiti
Primaj sve nove vijesti o temi i budi u tijeku
