Το ευρωπαϊκό ερευνητικό πρότζεκτ Amadeus μελετά πώς μπορούμε να παράξουμε ηλεκτρισμό από την θερμική ενέργεια και πώς θα την αποθηκεύσουμε σε πολύ μικρές συσκευές
Μπορούμε να αποθηκεύσουμε ενέργεια σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, έως και 2000ºC. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα μιας τέτοιας τεχνολογίας; Και ποιες είναι οι προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπίσουμε για την ανάπτυξή της; Αυτά είναι τα ερωτήματα που πρέπει να απαντήσουν οι επιστήμονες σ' αυτό το χυτήριο - εργαστήριο στην Νορβηγία.
Χρειάζεται ιδιαίτερη προετοιμασία και προσοχή πριν λιώσουν μεταλλικά κράματα στους 1700ºC. Είναι ακριβώς σ' αυτήν την πολύ μεγάλη θερμοκρασία που οι επιστήμονες από το ευρωπαϊκό ερευνητικό πρότζεκτ Amadeus μελετούν πώς μπορούμε να παράξουμε ηλεκτρισμό από την θερμική ενέργεια. Το πείραμα περιλαμβάνει λιώσιμο σιδήρου, μίγματος καθαρής σιλικόνης και ενός υλικού που ονομάζεται βόριο:
«Ξεκινήσαμε με υλικά που έχουν μεγάλη διαφορά παραγωγής ενέργειας όταν είναι σε υγρή και στερεή κατάσταση. Και αυτό είναι το κύριο αποτέλεσμα που αναζητούμε. Και ο λόγος που αυτό είναι τόσο σημαντικό είναι γιατί μπορούμε να αποθηκεύσουμε πολλή ενέργεια σε πολύ μικρές ποσότητες» αναφέρει η Μερέτη Τάνγκσταντ, επιστήμονας υλικών στο Νορβηγικό Πανεπιστήμιο Επιστημών και Τεχνολογίας.
Οι πολύ υψηλές θερμοκρασίες μετατοπίζουν την διαδικασία μεταφοράς της θερμότητας από την αγωγιμότητα ή την κυκλοφορία στην ακτινοβολία. Η συγκεκριμένη διαδικασία πρέπει να είναι αξιόπιστη, σταθερή, ασφαλής και αποτελεσματική, ώστε να αποφευχθούν ατυχήματα, τεχνικά προβλήματα και απώλεια ενέργειας. Γι' αυτό είναι αναγκαία η παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο:
«Στις υψηλές θερμοκρασίες, όλα αντιδρούν με όλα. Και κάθε μία από αυτές τις αντιδράσεις μπορεί να προκαλέσει τεράστιες αλλαγές στις ιδιότητες του δοχείου, ακόμη και στην πυρόλυσή του. Ψάχνουμε ιδανικά για τις σωστές συνθήκες για να εγγυηθούμε ελεγχόμενες χημικές αντιδράσεις, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας τήξης» τονίζει η Νατάλια Σόμπτσακ, επιστήμονας υλικών στο Πολωνικό Ινστιτούτο Έρευνας.
Στην Μαδρίτη πραγματοποιείται το δεύτερο μέρος της έρευνας, που αφορά στην κατασκευή των πρώτων ολοκληρωμένων συστημάτων. Οι ερευνητές προσδοκούν ότι η εργασία τους θα οδηγήσει στην κατασκευή ενός σταθμού θερμικής ενέργειας χαμηλού κόστους. Εδώ θα αποθηκεύεται ενέργεια από βιώσιμες πηγές σε ειδικές μπαταρίες που θα μπορούν να προμηθεύουν με ηλεκτρισμό τους καταναλωτές:
«Μπορούμε να αποθηκεύσουμε περίπου 1-4 kilowatt την ώρα, ανά λίτρο. Είναι περίπου η δεκαπλάσια ποσότητα σε σχέση με την αποθήκευση που μπορεί να κάνει μια συμβατική ηλεκτροχημική μπαταρία. Όλη η ενέργεια που παράγεται κατά τη διαδικασία τήξης δεν πάει χαμένη. Είναι ενέργεια που αποθηκεύουμε με τη μορφή θερμότητας» εξηγεί ο Αλεχάντρο Ντάτας, ηλεκτρολόγος μηχανικός στο Ινστιτούτο Ηλιακής Ενέργειας του Πολυτεχνείου της Μαδρίτης, συντονιστής του πρότζεκτ Amadeus.
Στόχος των επιστημόνων είναι να βελτιστοποιήσουν την μετατροπή της αποθηκευμένης θερμότητας σε ηλεκτρισμό. Και αυτό σημαίνει ότι πρέπει να φροντίσουν ιδιαίτερα τα ηλεκτρόνια που παράγονται:
«Όταν ένα συγκεκριμένο υλικό φτάνει σε μια συγκεκριμένη υψηλή θερμοκρασία, απελευθερώνει ηλεκτρόνια. Ο στόχος μας είναι να το βοηθήσουμε να απελευθερώσει αυτά τα ηλεκτρόνια με αποτελεσματικό τρόπο, σε όχι πάρα πολύ υψηλή θερμοκρασία. Έτσι, μπορούμε να βελτιστοποιήσουμε την μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρισμό. Είναι τα ηλεκτρόνια που μεταφέρουν τον ηλεκτρισμό» αναφέρει ο Ντανιέλε Μαρία Τρούτσι, ηλεκτρολόγος μηχανικός στο CNR-ISM.
Ένα πρωτότυπο είναι έτοιμο να επιβεβαιώσει την σκοπιμότητα της συγκεκριμένης καινοτομίας. Αποτελείται από λίγα υλικά. Χρειάζεται λοιπόν λιγότερες εργασίες εγκατάστασης και μικρότερο κόστος συντήρησης. Εάν τα τεστ είναι θετικά, οι ερευνητές μπορούν να αποφασίσουν αν θα έχει και εμπορική χρήση:
«Κατασκευάζοντας μικρά συστήματα, έχουμε το πλεονέκτημα να πωλούμε πολλές μονάδες για να αυξήσουμε την παραγωγή και να βελτιώσουμε την καμπύλη μάθησης. Και αυτό θα μας επιτρέψει σε μικρό χρονικό διάστημα, ας πούμε πέντε χρόνια, να λανσάρουμε αυτή τη νέα τεχνολογία στην αγορά» υπογραμμίζει ο Αλεχάντρο Ντάτας, ηλεκτρολόγος μηχανικός στο Ινστιτούτο Ηλιακής Ενέργειας του Πολυτεχνείου της Μαδρίτης, συντονιστής του πρότζεκτ Amadeus.