A folyékony ón lehet a kulcs az olcsó hálózati tároláshoz
Az egykor drága és nehezen megvalósítható megújuló energiák mint például a szél- és a napenergia, a legolcsóbb lehetőségek a hálózati áramtermelésre. Azonban a zöld energiából származó nem folyamatos ellátás problémája még mindig nem megoldott. Így a hálózati tárolás kulcsfontosságú technológiává válik a villanyáram állandó fenntartása érdekében.
A költséghatékony hálózati tárolás keresésében egy új szereplő, merész állítással hívta fel magára a figyelmet termikus akkumulátor-technológiájával. Több mint tízszer olcsóbb, mint a lítium-ion akkumulátorok, és a hagyományos termikus akkumulátor-konstrukciókhoz képest is jóval hatékonyabb. A Fourth Power új, “nap a dobozban” technológiájával rukkolt elő, és egy ambiciózus, 1 MWh kapacitású prototípussal kívánja bizonyítani képességeit.
Meleg cucc
A Fourth Power technológiája mögött elképesztően egyszerű az elv: ha van felesleges megújuló energia, használjuk fel valaminek a felmelegítésére. Az elektromos energiát így átalakítják és hő formájában tárolják, hogy szükség esetén – például éjszaka vagy amikor nem fúj a szél – újra villamos energiává alakítsák át. Ez a koncepció nem teljesen új, más vállalatok is próbálkoztak már ezzel a módszerrel. A Fourth Power megközelítése nagy grafittömbök rendkívül magas hőmérsékletre – akár 2500 °C-ra – történő hevítésével jár. Természetesen minél forróbb, annál több energiát lehet tárolni. A vállalat koncepciója ott válik érdekessé, hogy miként nyeri visza a hőt és alakítja vissza elektromos árammá.
Természetesen egy ilyen tárolórendszer működtetése magas hőmérsékleten komoly mérnöki munkát igényel. A Fourth Power egyedülálló újításásának középpontjában, folyékony ónt használ vivő-folyadékként a hő mozgatására. Ehhez olyan ónszivattyút kellett kifejleszteni, amely képes a folyékony ónt 1000 °C feletti hőmérsékleten is mozgatni. A legtöbb fémből készült szivattyú alkatrészei, ilyen szélsőséges körülmények között egyszerűen megolvadnának és elromlanának. Itt a szivattyú kerámiából készült. A Fourth Power alapítója, Dr. Asegun Henry által kifejlesztett szivattyú több ezer Celsius-fokos hőmérsékletet is kibír. Ez valóban fontos, mivel a rendszerben lévő folyékony ón a legmelegebb hőmérsékleten 2400 C fokos, de leghidegebb állapotában sem megy 1900 fok alá.
Világrekord
A szivattyú Guinness-világrekordot tart a teljesítményével. A szivattyú kulcsfontosságú a túlhevített folyékony ón mozgatásához a rendszerben, a hő hatékony átviteléhez a fűtőelemektől a grafitblokkokig és vissza. Az egész rendszer,akkor a leghatékonyabb, ha a lehető legmagasabb hőmérsékleten tudják pumpálni az olvadt folyadékot. Így hatékonyabban lehet energiát átadni a grafitblokkokba és azokból kinyerni, szemben azzal ha valamilyen sima folyadékot használnánk.
Mitől új?
Maga az energia-visszanyerési folyamat teljesen eltér a legtöbb hagyományos hőtárolási koncepciótól. Amikor a hálózatnak energiára van szüksége, folyékony ónt pumpálnak a forró grafittömbök köré, ami 2400 fokra melegíti fel azt. Az ónt ezután vékony grafitcsöveken vezetik át, amelyeken áthaladva fehéren izzik. A kibocsátott fényt aztán a termofotovoltaikus (TPV) cellák elektromos árammá alakítják. Ezek lényegében a napelemekhez hasonlóak, de úgy vannak finomhangolva, hogy a grafit által kibocsátott hullámhosszokból a leghatékonyabban termeljenek áramot ebben a speciális alkalmazásban. A fejlesztés révén ezek a cellák a gőzturbinákkal versenyképes hatásfokot értek el, amikor a hőt villamos energiává alakítják. A cellákat úgy tervezték, hogy a forró grafitcsövek által kibocsátott fény legtöbb nagy energiájú hullámhosszát gyűjtsék be, a többit pedig visszaverjék, hogy a folyékony ón a lehető legmelegebb maradjon. A koncepciónak ez a része adja tulajdonképpen a vállalat “negyedik erő” nevét. A Stefan-Boltzmann-törvény szerint ugyanis egy fekete test sugárzó energiája egyenesen arányos az anyag abszolút hőmérsékletének negyedik hatványával.
A negyedik erő
A Fourth Power szerint ez a rendszer tízszer olcsóbb, mint a hasonló lítium-akkumulátoros tárolási megoldások. Ez nagyrészt a felhasznált anyagoknak köszönhető. A grafit és az ón bőségesen rendelkezésre áll és olcsó a nagy sűrűségű lítium-ion akkumulátorok gyártásához szükséges anyagokhoz képest. A tárolt és visszatáplált energia kilowattóránkénti költsége az előrejelzések szerint kevesebb mint 25 dollár lesz, szemben a vállalat által a lítium-akkumulátorok esetében érvényes 330 dolláros értékkel. Ez az árelőny a technológiát potenciális felforgató erővé teheti az energiatárolási piacon.
