Elektřina ze vzduchu: jak by vlhkost mohla pohánět naše dny i noci + test

Obsah

• Energie, která visí ve vzduchu
• Co je projekt CATCHER
• Jak se vlhkost mění v elektřinu
• Jak velký by tento zdroj mohl být
• Co ukázaly testy
• Proč na tom pro energetiku záleží
• Co si z toho mohou studenti odnést
• Shrnutí
• Pět otázek: sedí ti energie budoucnosti? (test)

⇑Energie, která visí ve vzduchu

Solární panely a větrné turbíny se staly známými tvářemi čisté energie. Obě však mají stejnou slabinu: závisí na počasí. Když je zataženo nebo bezvětří, jejich výkon klesá a soustava musí mezeru zaplnit jinými zdroji. Proto vědci stále hledají obnovitelné zdroje, které by mohly fungovat nepřetržitě.

Jeden z překvapivějších kandidátů je všude kolem nás. Vzduch vždy obsahuje trochu vodní páry, i ve dnech, kdy se zdá suchý. Vlhkost je většinu času neviditelná, ale každé ráno se objeví jako rosa na trávě. Tým evropských vědců si položil jednoduchou otázku: dalo by se tuto vlhkost proměnit ve stabilní zdroj elektřiny?

⇑Co je projekt CATCHER

Myšlenka se rozvíjí v rámci projektu CATCHER, který Evropská unie financuje prostřednictvím Evropské rady pro inovace (EIC). Probíhal od 1. dubna 2022 do 31. března 2026 na základě grantové dohody č. 101046307. Práce koordinovala v Portugalsku COFAC, družstvo stojící za Univerzitou Lusófona, a vedla je Svitlana Lyubchyk, tamní docentka, která působila jako koordinátorka projektu.

Celý název projektu mluví za vše: jeho cílem bylo vytvořit inovativní technologii přeměny obnovitelné energie „z vlhkosti na elektřinu“. Podle koordinátorky vycházel z širší potřeby. „Širší potřebou bylo vytvořit důvěryhodnou cestu k budoucí samostatné technologii přeměny vlhkosti na elektřinu a doplnit konvenční technologie, jako je solární a větrná energie.“

⇑Jak se vlhkost mění v elektřinu

Klíčovým procesem je adsorpce: molekuly vodní páry z okolního vzduchu se zachytávají na povrchu materiálu uvnitř měniče. Energie spojená s touto adsorpcí atmosférické vody se pak přeměňuje na elektrickou energii. Projekt také pomohl vysvětlit, jak spolu v tomto procesu spolupracují póry různých velikostí uvnitř měniče, což je důležité pro zdokonalování budoucích zařízení.

Protože je vlhkost přítomna v kteroukoli hodinu, takový měnič ke své práci nepotřebuje slunce ani vítr. To je hlavní příslib této technologie: zdroj, který funguje v noci i za klidných zatažených dnů.

⇑Jak velký by tento zdroj mohl být

Čísla, která tým uvádí, jsou nápadná, ale je třeba je číst opatrně. „Naše hodnocení ukazuje, že energie spojená s adsorpcí atmosférické vody odpovídá zhruba 50násobku současné roční světové spotřeby energie,“ říká Lyubchyk.

Hned dodává důležitou výhradu. „Jde o teoretický strop zdroje, který řadí atmosférickou vlhkost mezi největší obnovitelné zdroje na světě, svým rozsahem zhruba srovnatelné s větrem a větší než ostatní obnovitelné zdroje, které se již komerčně využívají.“ Jinými slovy, číslo popisuje horní hranici toho, co v přírodě existuje, nikoli to, co dnešní zařízení dokážou dodat. Článek také zdůrazňuje, že technologie je přes nedávný pokrok stále v rané fázi vývoje.

⇑Co ukázaly testy

Velká teoretická čísla bez důkazů z laboratoře málo znamenají. Během projektu partneři uvedli několik konkrétních výsledků:

• měniče běžely více než 9 000 hodin nepřetržitého provozu bez poklesu výkonu;
• zařízení byla testována při měnících se teplotách a vlhkosti;
• tým vytvořil škálovatelnou architekturu elektrického zapojení a řízení výkonu pro propojení více měničů;
• vědci lépe porozuměli mechanismům, které mění vlhkost vzduchu na elektřinu.

Dlouhý nepřetržitý provoz je zvlášť důležitý, protože nový zdroj energie musí prokázat, že zůstane spolehlivý i v čase, nejen při krátké ukázce.

⇑Proč na tom pro energetiku záleží

Tým nepředstavuje vlhkost jako náhradu solární či větrné energie, ale jako jejich doplněk. Cílem je energetické řešení 24/7, snadno použitelné a plně recyklovatelné, které by mohlo fungovat v nejrůznějších měřítcích, od velké elektrárny po jediný dům. Z dlouhodobého hlediska má být technologie začleněna do evropské elektrické sítě a umožnit elektrárnám i domácnostem vyrábět vlastní elektřinu kdekoli na světě.

Lyubchyk vidí pro technologii jasné místo na trhu: „Převratný nový produkt, který může doplnit stávající technologie a řešit významné výzvy v oblasti energetické účinnosti, posílí evropský trh s obnovitelnou a decentralizovanou energií. Přispěje tak k cíli EU dosáhnout do roku 2050 plně obnovitelné energetické soustavy.“

⇑Co si z toho mohou studenti odnést

CATCHER je také dobrým příkladem toho, jak se rodí nový zdroj energie. Začíná nápadem a teoretickým odhadem, pokračuje pochopením fyziky a materiálů a poté čelí tisícům hodin testování, než někdo začne mluvit o produktech. Takové projekty spojují lidi z energetického inženýrství, fyziky, materiálové chemie a environmentálního inženýrství, takže studenti těchto oborů mohou jednou pracovat na podobných výzvách. Příběh ukazuje také roli Evropské rady pro inovace, která podporuje výzkum směřující od laboratoře k trhu.

⇑Shrnutí

CATCHER ukázal, že vlhkost vzduchu lze brát jako vážný obnovitelný zdroj. Jeho měniče fungovaly více než 9 000 hodin bez ztráty výkonu a tým položil základy pro propojení mnoha zařízení. Teoretický potenciál je obrovský, ale technologie je stále mladá a než elektřina z vlhkosti dorazí do domácností a do sítě, zbývá udělat hodně práce. Původní příběh si můžeš přečíst na CORDIS.

Zdroj: CORDIS, Evropská komise.

⇑Pět otázek: sedí ti energie budoucnosti? (test)