Grafen i superkondensatory
Na Uniwersytecie Centralnej Florydy naukowcy sięgnęli po naprawdę zaawansowane technologie. Efekty są porażające: aż dwudziestokrotnie większa trwałość baterii w stosunku do litowo-jonowych, a co najważniejsze – bardzo zredukowana masa i szybkie ładowanie.
Wykorzystano superkondensatory: znane od dawna, ale dotychczas niedoceniane. Cechuje je bardzo szybki czas ładowania i bardzo duża pojemność elektryczna. Wprawdzie gęstość energii jest w ich przypadku o rząd wielkości niższa niż w bateriach klasycznych, ale czas ładowania zamiast w godzinach liczy się w sekundach.
Superkondensatory przechowują energię statyczną na powierzchni materiału zamiast w katodzie i anodzie. Dlatego konstrukcja nowej superbaterii ma być raczej płaska – im większa powierzchnia, tym więcej prądu. Konieczne było też zastosowanie ultracienkich materiałów, więc sięgnięto po rekordzistę: grafen, którego budowa umożliwia wykorzystanie jednej warstwy atomów. Niestety połączenie go z superkondensatorami okazało się trudne, więc bateria przyjęła formę rurek o mikroskopijnym przekroju, owiniętych metalowymi półprzewodnikami o grubości paru atomów. Dzięki temu prąd bez przeszkód przenika z rdzenia do ujścia.
Ostatnio, gdy naukowcy pochwalili się pierwszymi bateriami tego rodzaju, miały one postać niewielkiego kwadratowego płatka. To jednak nie jedyne wykorzystanie grafenu w świecie magazynów energii: naukowcy pracujący dla Samsunga opatentowali niedawno nowy rodzaj baterii przeznaczonej do laptopów i smartfonów.
ieszczana wewnątrz akumulatorów nowej generacji, ma zapewniać nie tylko krótszy czas ładowania, ale również większą żywotność baterii. Mówi się o pięciokrotnie szybszym ładowaniu, co w praktyce oznacza, że przeciętny smartfon będzie w pełni „zatankowany” po kilkunastu minutach od podłączenia do gniazdka.
Gdzie z tym prądem
Jak widać, możliwości rozwoju baterii jest wiele i dużo się w ten rozwój inwestuje. Ma to zapewnić bogatą w energię przyszłość – ale nie tylko z samochodami i telefonami. Magazynowanie energii to o wiele bardziej znacząca kwestia, która odbije się na globalnej gospodarce energią.
Dziś wiadomo, że już za parędziesiąt lat produkcja prądu będzie się opierała głównie na odnawialnych źródłach. To po prostu konieczne, zarówno ze względu na kończące się zasoby nieodnawialne, jak i powstające szkody w środowisku naturalnym.
Jednym z poważniejszych problemów związanych z produkcją energii wiatrowej czy słonecznej jest brak regularności. Jednego dnia wiatr wieje mocniej i odnotowuje się nadwyżki, innego zaś powietrze stoi w miejscu i trzeba się posiłkować elektrownią wykorzystującą węgiel czy gaz. Tak samo wygląda kwestia energii słonecznej. Dlatego w przyszłości baterie będą bardzo ważnym elementem codziennego życia, posłużą bowiem jako magazyny na nadprogramową energię produkowaną lokalnie.
Już dziś prowadzi się eksperymenty z centralnymi akumulatorami, które zbierają energię wytworzoną przez mieszkańców danego obszaru. Domy wyposażone w ogniwa fotowoltaiczne są połączone siecią, w której centrum znajduje się duża bateria. Wszyscy ją ładują, a także mają do niej dostęp w razie braków w bieżącej produkcji prądu.
Testy prowadzone są na przykład w Nowym Jorku, gdzie 50 domów połączono testową siecią. Stworzono tam tak zwany „blockchain”, czyli łańcuch bloków, umożliwiający wirtualny handel energią bezpośrednio pomiędzy poszczególnymi użytkownikami. Specjalna baza danych odnotowuje produkcję i zużycie w poszczególnych domach. W ten sposób domy, które mają niedobory prądu, mogą „zakupić” go od sąsiada, by później oddać mu dług w podobny sposób.
Jak twierdzi wielu naukowców, takie podejście pozwala na uniezależnienie się od nieodnawialnych surowców.
