Návštevníci svetovej výstavy v japonskej Osake sa zastavovali pri nenápadnej miniatúrnej dioráme. Väčšina z nich si však neuvedomovala, že model nebeží na batériu ani na elektrinu zo zásuvky. Poháňala ho kyselina mravčia, teda tekuté palivo vyrobené priamo zo slnečného žiarenia, vody a oxidu uhličitého.

Práve za týmto experimentom stojí tím vedcov z Osaka Metropolitan University, na ktorý upozornil portál Science Daily. Ich nový systém umelej fotosyntézy dokáže vyrábať palivo zo slnka podobne, ako rastliny vytvárajú energiu pomocou prirodzenej fotosyntézy. Najzaujímavejšie však je niečo iné: vedci z neho odstránili jednu z najproblematickejších súčastí moderných energetických systémov. Batérie.

Fotovoltika má jednu zásadnú nevýhodu. Slnko nesvieti stále rovnako. Ráno je výkon nízky, na obed vysoký a popoludní opäť klesá. K tomu treba pripočítať oblaky, zmenu počasia či ročné obdobia. Ak chceš získať energiu efektívne, systém sa musí neustále prispôsobovať aktuálnym podmienkam.

Dnešné riešenia preto používajú elektronické riadiace systémy označované ako MPPT (Maximum Power Point Tracking). Tie priebežne sledujú výkon solárnych panelov a upravujú parametre tak, aby sa zo slnka získalo maximum energie.

Háčik je v tom, že takéto systémy často využívajú ďalšiu elektroniku, meniče a batérie. To zvyšuje cenu, zložitosť aj ekologickú stopu celého riešenia.

Elektrolyzér, ktorý sa prispôsobí sám

Japonskí výskumníci sa rozhodli problém vyriešiť netradične. Namiesto pridávania ďalších komponentov upravili samotný elektrolyzér – zariadenie, ktoré premieňa elektrickú energiu na chemickú. Do systému zabudovali špeciálny pevný elektrolyt. Vďaka nemu sa elektrolyzér dokáže automaticky prispôsobovať intenzite slnečného žiarenia bez potreby externého riadenia.

Predstav si to ako med vytiahnutý z chladnej špajze. Keď je studený, tečie pomaly a kladie odpor. Po zahriatí sa stáva tekutejším a prúdi oveľa ľahšie.

Podobne funguje aj nový elektrolyzér. Keď naň dopadá viac slnečného žiarenia, prirodzene sa zahrieva. Jeho elektrický odpor klesá a elektrina ním začne prechádzať efektívnejšie. Zariadenie tak automaticky upravuje svoje vlastné elektrické vlastnosti bez toho, aby mu niečo prikazoval počítač alebo batériový systém.

Výsledkom procesu nie je elektrina uložená v akumulátore, ale kyselina mravčia. Tá sa dnes považuje za jedného z perspektívnych nosičov energie. Dá sa skladovať v nádržiach, prepravovať a neskôr využiť ako zdroj energie. Z pohľadu energetiky ide o spôsob, ako premeniť nestálu slnečnú energiu na stabilnú chemickú formu.

To je zásadný rozdiel oproti klasickým domácim batériovým úložiskám. Namiesto drahých lítiových článkov by sa energia mohla ukladať priamo do tekutiny. Teoreticky by ju bolo možné skladovať dlhé mesiace bez typických problémov batérií, ako je samovybíjanie alebo postupná degradácia.

Oxid uhličitý sa stáva surovinou

Technológia využíva nielen vodu, ale aj oxid uhličitý. Práve CO2 patrí medzi hlavné skleníkové plyny spojené s klimatickými zmenami. Vedci ho v tomto prípade nepovažujú za odpad, ale za vstupnú surovinu na výrobu paliva.

Neznamená to, že by nový systém vyriešil klimatickú krízu. Ukazuje však zaujímavý smer vývoja, v ktorom sa uhlík zo zachyteného CO2 môže opätovne využiť namiesto toho, aby skončil v atmosfére.

Mnohé podobné projekty vyzerajú dobre iba v kontrolovaných podmienkach laboratória. Výskumníci však nový systém testovali aj v reálnom vonkajšom prostredí. Počas skúšok dokázal stabilne vyrábať kyselinu mravčiu aj napriek tomu, že intenzita slnečného žiarenia sa počas dňa prirodzene menila. Práve schopnosť reagovať na meniace sa podmienky bez dodatočných batérií a elektroniky patrí medzi najväčšie prínosy nového riešenia.

Má to jeden dôležitý háčik

Hoci výsledky vyzerajú sľubne, od energetickej revolúcie sme ešte ďaleko. Vedci zatiaľ ukázali systém schopný poháňať malú výstavnú diorámu. To je pôsobivá demonštrácia princípu, no stále veľmi vzdialená predstava od zásobovania rodinného domu alebo celej štvrte.

Otázniky visia aj nad praktickou prevádzkou. Napríklad nad tým, ako sa systém správa pri rýchlych zmenách počasia. Ak slnko zakryje mrak, zariadenie zostane určitý čas zahriate. Práve tepelná zotrvačnosť môže ovplyvniť jeho schopnosť okamžite reagovať na meniace sa podmienky.

Rovnako zatiaľ nepoznáme ekonomiku riešenia vo veľkom meradle. Na výrobu významného množstva paliva budú potrebné podstatne väčšie zariadenia a rozsiahle plochy.

Napriek tomu ide o zaujímavý krok v oblasti umelej fotosyntézy. Ak sa podarí technológiu ďalej zefektívniť, mohla by raz ponúknuť alternatívu k časti dnešných batériových úložísk. A to je presne dôvod, prečo si tento nenápadný experiment z Osaky získal pozornosť energetického sveta.

Čítajte viac z kategórie: Novinky