Elektrina zo vzduchu: ako by vlhkosť mohla poháňať naše dni aj noci + test

Obsah

• Energia, ktorá visí vo vzduchu
• Čo je projekt CATCHER
• Ako sa vlhkosť mení na elektrinu
• Aký veľký by tento zdroj mohol byť
• Čo ukázali testy
• Prečo na tom pre energetiku záleží
• Čo si z toho môžu študenti odniesť
• Zhrnutie
• Päť otázok: sedí ti energia budúcnosti? (test)

⇑Energia, ktorá visí vo vzduchu

Solárne panely a veterné turbíny sa stali známymi tvárami čistej energie. Obe však majú rovnakú slabinu: závisia od počasia. Keď je zamračené alebo bezvetrie, ich výkon klesá a sústava musí medzeru zaplniť inými zdrojmi. Preto vedci stále hľadajú obnoviteľné zdroje, ktoré by mohli fungovať nepretržite.

Jeden z prekvapivejších kandidátov je všade okolo nás. Vzduch vždy obsahuje trochu vodnej pary, aj v dňoch, keď sa zdá suchý. Vlhkosť je väčšinu času neviditeľná, no každé ráno sa objaví ako rosa na tráve. Tím európskych vedcov si položil jednoduchú otázku: dalo by sa túto vlhkosť premeniť na stabilný zdroj elektriny?

⇑Čo je projekt CATCHER

Myšlienka sa rozvíja v rámci projektu CATCHER, ktorý Európska únia financuje prostredníctvom Európskej rady pre inovácie (EIC). Prebiehal od 1. apríla 2022 do 31. marca 2026 na základe grantovej dohody č. 101046307. Prácu koordinovalo v Portugalsku družstvo COFAC, ktoré stojí za Univerzitou Lusófona, a viedla ju Svitlana Lyubchyk, tamojšia docentka, ktorá pôsobila ako koordinátorka projektu.

Celý názov projektu hovorí za všetko: jeho cieľom bolo vytvoriť inovatívnu technológiu premeny obnoviteľnej energie „z vlhkosti na elektrinu“. Podľa koordinátorky vychádzal zo širšej potreby. „Širšou potrebou bolo vytvoriť dôveryhodnú cestu k budúcej samostatnej technológii premeny vlhkosti na elektrinu a doplniť konvenčné technológie, ako je solárna a veterná energia.“

⇑Ako sa vlhkosť mení na elektrinu

Kľúčovým procesom je adsorpcia: molekuly vodnej pary z okolitého vzduchu sa zachytávajú na povrchu materiálu vo vnútri meniča. Energia spojená s touto adsorpciou atmosférickej vody sa potom premieňa na elektrickú energiu. Projekt tiež pomohol vysvetliť, ako v tomto procese spolupracujú póry rôznych veľkostí vo vnútri meniča, čo je dôležité pre zdokonaľovanie budúcich zariadení.

Keďže vlhkosť je prítomná v ktorúkoľvek hodinu, takýto menič na svoju prácu nepotrebuje slnko ani vietor. To je hlavný prísľub tejto technológie: zdroj, ktorý funguje v noci aj počas pokojných zamračených dní.

⇑Aký veľký by tento zdroj mohol byť

Čísla, ktoré tím uvádza, sú nápadné, ale treba ich čítať opatrne. „Naše hodnotenie ukazuje, že energia spojená s adsorpciou atmosférickej vody zodpovedá približne 50-násobku súčasnej ročnej svetovej spotreby energie,“ hovorí Lyubchyk.

Hneď dodáva dôležitú výhradu. „Ide o teoretický strop zdroja, ktorý radí atmosférickú vlhkosť medzi najväčšie obnoviteľné zdroje na svete, rozsahom približne porovnateľné s vetrom a väčšie než ostatné obnoviteľné zdroje, ktoré sa už komerčne využívajú.“ Inými slovami, číslo opisuje hornú hranicu toho, čo v prírode existuje, nie to, čo dnešné zariadenia dokážu dodať. Článok tiež zdôrazňuje, že technológia je napriek nedávnemu pokroku stále v ranej fáze vývoja.

⇑Čo ukázali testy

Veľké teoretické čísla bez dôkazov z laboratória málo znamenajú. Počas projektu partneri uviedli niekoľko konkrétnych výsledkov:

• meniče bežali viac ako 9 000 hodín nepretržitej prevádzky bez poklesu výkonu;
• zariadenia sa testovali pri meniacich sa teplotách a vlhkosti;
• tím vytvoril škálovateľnú architektúru elektrického zapojenia a riadenia výkonu na prepojenie viacerých meničov;
• vedci lepšie porozumeli mechanizmom, ktoré menia vlhkosť vzduchu na elektrinu.

Dlhá nepretržitá prevádzka je osobitne dôležitá, pretože nový zdroj energie musí dokázať, že zostane spoľahlivý aj v čase, nielen pri krátkej ukážke.

⇑Prečo na tom pre energetiku záleží

Tím nepredstavuje vlhkosť ako náhradu solárnej alebo veternej energie, ale ako ich doplnok. Cieľom je energetické riešenie 24/7, ľahko použiteľné a plne recyklovateľné, ktoré by mohlo fungovať v rôznych mierkach, od veľkej elektrárne po jediný dom. V dlhodobom horizonte má byť technológia začlenená do európskej elektrickej siete a umožniť elektrárňam aj domácnostiam vyrábať vlastnú elektrinu kdekoľvek na svete.

Lyubchyk vidí pre technológiu jasné miesto na trhu: „Prevratný nový produkt, ktorý dokáže doplniť existujúce technológie a riešiť významné výzvy v oblasti energetickej účinnosti, posilní európsky trh s obnoviteľnou a decentralizovanou energiou. Prispeje tak k cieľu EÚ dosiahnuť do roku 2050 plne obnoviteľnú energetickú sústavu.“

⇑Čo si z toho môžu študenti odniesť

CATCHER je tiež dobrým príkladom toho, ako sa rodí nový zdroj energie. Začína nápadom a teoretickým odhadom, pokračuje pochopením fyziky a materiálov a potom čelí tisíckam hodín testovania, skôr než niekto začne hovoriť o produktoch. Takéto projekty spájajú ľudí z energetického inžinierstva, fyziky, materiálovej chémie a environmentálneho inžinierstva, takže študenti týchto odborov môžu raz pracovať na podobných výzvach. Príbeh ukazuje aj úlohu Európskej rady pre inovácie, ktorá podporuje výskum smerujúci z laboratória na trh.

⇑Zhrnutie

CATCHER ukázal, že vlhkosť vzduchu možno brať ako vážny obnoviteľný zdroj. Jeho meniče fungovali viac ako 9 000 hodín bez straty výkonu a tím položil základy pre prepojenie mnohých zariadení. Teoretický potenciál je obrovský, ale technológia je stále mladá a kým elektrina z vlhkosti dorazí do domácností a do siete, zostáva urobiť veľa práce. Pôvodný príbeh si môžeš prečítať na CORDIS.

Zdroj: CORDIS, Európska komisia.

⇑Päť otázok: sedí ti energia budúcnosti? (test)