Tulevaisuus on uusiutuvissa energianlähteissä, mutta niissä on yksi suuri ongelma: Aurinkopaneelit tuottavat energiaa vain, kun aurinko paistaa ja tuulimyllyt vain silloin, kun tuulee.
Siksi on tarpeen kehittää uusia menetelmiä energian varastointiin, jotta energiaa saadaan käyttöön myös pilvisellä ja tuulettomalla säällä.
Tutkijat yhdysvaltalaisesta Wisconsin-Madisonin yliopistosta ovat nyt rakentaneet laitteen, joka sekä ottaa talteen että varastoi energiaa tehokkaasti ja edullisesti. Laitetta voisivat mahdollisesti käyttää myös yksittäiset kotitaloudet – erityisesti maailman köyhimmissä kolkissa.
Auringonvaloon perustuva virtausakku hyödyntää aurinkokennoa ja kemikaaleja, ja se voi myös varastoida energiaa.
Laite varastoi aurinkoenergiaa satojen tuntien ajan
Laite ottaa auringon energiaa talteen piidioksidia ja perovskiittia sisältävän aurinkokennon avulla. Aurinkokennon hyötysuhde on 20 prosenttia eli se muuntaa 20 prosenttia auringon valosta sähköenergiaksi.
Aurinkokennon kyljessä on niin kutsuttu redox-virtausakku, joka varastoi sähkön sen käyttöön asti.
Redox-virtausakku toimii hieman toisin kuin esimerkiksi älypuhelimissa ja kannettavissa tietokoneissa käytettävät litiumioniakut.
Litiumioniakku sisältää elektrolyyttistä nestettä, joka kuljettaa ioneja anodin ja katodin välillä, mikä saa aikaan sähköjännitteen.
Virtausakussa jännite varastoituu kahteen elektrolyyttistä nestettä sisältävään ulkoiseen säiliöön, joista se pumpataan sisään reaktion aikaansaamiseksi silloin, kun sähkövirtaa halutaan käyttää.
Tutkijoiden kehittämässä uudessa aurinkokennoakussa aurinkokennojen tuottamaa energiaa käytetään lataamaan virtausakun säiliöitä, joissa jännite voi säilyä pitkänkin aikaa.
Virtausakun etuna on juuri se, että jännite voi säilyä satojen tuntien ajan ja että akku kestää huomattavasti suuremman määrän latauksia kuin muuntyyppiset akut.
Edullinen vaihtoehto kotitalouksille
Koska sähköjännite varastoituu ulkoisiin säiliöihin, virtausakun kokonaisjännitettä voidaan lisätä säiliöiden kokoa kasvattamalla.
Tavallisissa akuissa akun kotelon koko määrää myös akun kapasiteetin. Virtausakkujen rakentaminen on edullisempaa, kun akun tehoa voidaan kasvattaa vain säiliöitä suurentamalla.
Kemian professori Song Jin (vasemmalla) ja jatko-opiskelija Wenjie Li Wisconsin-Madisonin yliopistosta ovat kehittäneet aurinkovirtausakkua vuosien ajan.
Tutkijat arvelevat, että ratkaisu voisi olla käyttökelpoinen nimenomaan kotitalouksissa – ja erityisesti alueilla, joilla hinta on ratkaiseva tekijä.
Redox-virtausakuilla on vielä pitkä tie kuljettavana ennen kuluttajamarkkinoille pääsyä, mutta uusi aurinkokennoakku on juuri sellainen ratkaisu, joita maailma tarvitsee, jotta vihreän energian käyttöä voidaan lisätä.