Holandskí vedci vyvinuli prototyp batérie na uskladňovanie tepla

Profesor Olaf Adan s prototypom tepelnej batérie. 
Autor fotografie: Vincent van den Hoogen / Zdroj: Eindhoven University of Technology

Vedci z technickej univerzity v Eindhovene vyrobili prototyp batérie, ktorá uskladňuje energiu vo forme tepla. Využiť by sa dala na ukladanie zvyškového tepla napríklad z priemyslu. Z fabrík by sa teplo uložené do batérií transportovalo nákladnými autami a bolo by možné využiť ho napríklad na vykurovanie domácností.

Hlavné výhody tepelnej batérie

Inovatívna tepelná batéria, založená na soli a vode, je po 12 rokoch výskumu pripravená na otestovanie v reálnom svete. Podľa profesora Olafa Adana z Eindhovenskej univerzity  má nová tepelná batéria tri hlavné výhody: „V porovnaní s inými riešeniami je zelenšia, lacnejšia – keďže soľ je ľahko dostupná – a omnoho rýchlejšia. Naviac nemusíme klásť potrubia a teplo, ktoré používame, už vlastne existuje, keďže ide o zvyškové teplo.“

Ako to funguje

„Podstata tepelnej batérie je pomerne jednoduchá. Spočíva vo vlastnostiach soli pri kontakte s vodou. Ak naplníte fľaštičku zrnkami bielej soli a pridáte trochu vody, zmes začne syčať. Nádoba sa zohreje a kryštáliky soli sa zväčšia. Proces však funguje aj opačne. Keď pridáte teplo, voda sa odparí a soľ sa v podstate vysuší, čím sa veľkosť kryštálov soli zmenší. Pokiaľ sa do tohto suchého soľného prášku nedostane žiadna voda, teplo v ňom ostáva stále uložené. Na rozdiel od iných typov skladovania tepla sa v tomto prípade nič nestratí – batéria je tak úplne bezstratová.“ vysvetľuje Olaf Adan, profesor z Eindhovenskej univerzity.

Proces je v podstate možné opakovať donekonečna, tak či onak, čím sa vytvára základ pre tepelnú batériu, ktorá umožňuje ukladať teplo a používať ho neskôr a na inom mieste. Tento spôsob rieši problém kolísavých dodávok energie z obnoviteľných zdrojov v domácnosti a vo firmách, a zároveň zabezpečuje účelné opätovné použitie tepelného odpadu na inom mieste.

Dlhá cesta k úspechu

Zatiaľ čo princíp batérie je jednoduchý, tímu profesora Adana trvalo celých 12 rokov, pokiaľ sa im podarilo nájsť spôsob, ako tento princíp zabudovať do zariadenia, ktoré sa dá používať opakovane bez toho, aby prichádzalo o schopnosť ukladať energiu ako klasické batérie.  Adanov tím otestoval tisícky soľných zlúčenín, až kým skončili pri uhličitane draselnom, ktorý je známy aj ako potaš. Je to tuhá látka, termicky stála a dobre rozpustná vo vode. Ide o lacnú a dostupnú surovinu, ktorá sa používa pri výrobe skla, textilu, papiera a tiež ako umelé hnojivo. Ďalším krokom bolo skonštruovanie zariadenia, ktoré bude schopné plne využiť potenciál uhličitanu draselného. Zariadenie by zároveň malo byť kompaktné, aby sa vošlo do domu a tiež cenovo dostupné a efektívne.

Prototypy idú otestovať naostro

V roku 2019 prišiel nakoniec Adanov tím k takzvanému „systému uzavretej slučky“. Tento recirkulačný systém sa skladá z výmenníka tepla, ventilátora, výparníka/kondenzátora a kotla s časticami soli. S kapacitou 7 kWh by teoreticky dokázal poskytnúť vykurovanie 4-člennej domácnosti na dva dni, čo však bolo stále veľmi málo.

„Systém uzavretej slučky“ ako základ pre tepelnú batériu.
Autor fotografie: Bart van Overbeeke / Zdroj: Eindhoven University of Technology

Toto zariadenie však umožnilo profesorovi Adanovi demonštrovať, že jeho koncept funguje a výskumný tím tak od Európskej únie získal dotáciu vy výške 7 miliónov. Pomocou týchto peňazí sa podarilo vyrobiť prvé prototypy. Tieto batérie sa už koncom tohto roka budú testovať v štyroch domácnostiach v Holandsku, v Poľsku a vo Francúzsku.

Každá batéria má kapacitu 70 kilowatthodín (kWh). Teoreticky by to malo stačiť bežnej štvorčlennej rodine na vykurovanie na dvadsať dní. Výhodou celého systému je aj to, že pri preprave nedochádza k únikom tepla, ako je tomu v prípade teplovodov.

Aj keď prebehne testovanie iba v 4 domácnostiach, Adan očakáva, že prinesie cenné výstupy, pokiaľ ide o to, čo všetko bude ešte v praxi potrebné na aplikáciu batérií vo veľkom meradle.  Alebo aj o tom, čo si o nej myslia samotní používatelia a ako by napríklad mala vyzerať aplikácia na ovládanie batérie.

Adan so svojim tímom majú ešte pred sebou dlhú cestu, no sú presvedčení, že ich inovatívna tepelná batéria bude obrovským „game-changerom“ v procese energetickej transformácie.

Zdroje: Siliconcanals.com, Techxplore.com, Eepower.com, Tue.nl