Tähän asti olemme tunteneet aurinkopaneelit talojemme kestävän energianlähteenä, mutta entä jos koti saa virtansa omista materiaaleistaan? Kyllä, MIT:n tutkijat havaitsivat, että superkondensaattoreilla on potentiaalia energianlähteenä talolle. Projektia johtava professori Franz-Josef Ulm pyrkii kehittämään kestäviä ja helppokäyttöisiä energiaratkaisuja. Projekti keskittyy laajalti saatavilla olevien materiaalien, kuten betonin ja hiilen, käyttöön.
Lähitulevaisuudessa taloihin saatetaan asentaa innovatiivisia betonipilareita, joihin on sekoitettu puuhiiltä. Tämä mahdollistaa sähkön kätevän varastoinnin ja vapauttamisen asukkaiden käyttöön. MIT:n tutkijat ovat luoneet superkondensaattorin, joka toimii kuten akku , mutta ei hajoa käytössä. Se on valmistettu yleisistä materiaaleista ja sen tavoitteena on säästää uusiutuvaa energiaa edullisesti ja tehokkaasti.
Betonisuperkondensaattoreiden suunnittelijat visioivat jo nyt tälle teknologialle vieläkin merkittävämpiä sovelluksia . Esimerkkejä ovat sähköajoneuvojen lataaminen niiden liikkuessa ja keskeytymättömän virransyötön varmistaminen ankarien sääilmiöiden aikana.
Projektin johtaja ja MIT:n tekniikan professori Franz-Josef Ulm sanoi: ”Nämä ovat eräänlaisia raja-alueita, joilla työskentelemme juuri nyt tämän teknologian kanssa, ja nyt olemme osoittaneet, miten se skaalautuu. Nämä kaksi materiaalia yhdessä muodostavat mahdollisesti energian varastointiratkaisun kaikille, kaikkialla.”
Työ
Superkondensaattori, toisin kuin akku, varastoi sähköenergiaa suoraan johtavaan materiaaliin , kuten elektrolyytteihin tai suolaveteen, elektrodin pinnalla.
Tämä johtava materiaali on erotettu eristävästä materiaalista, mikä estää elektronien vapaan virtauksen aivan kuten virtapiirissä . Tämän seurauksena tapahtuu kertymistä – samalla tavalla kuin staattinen sähkö, jota muodostuu ilmapalloa hierottaessa.
Professori Ulm selittää: ”Tässä tapahtuvat kemian ihmeet. Kun sekoitat sementtiä – joka rakastaa vettä, se on hydrofiilinen – hiilimustaan [puhdistettuun hiileen], joka vihaa vettä, hiilimusta ensin paakkuuntuu ja sitten sama vesi kuluu hydrataatioreaktiossa”, joka muodostaa kiinteän betonin.”
”Tämän kulutuksen seurauksena nämä paakut irtoavat ja muodostavat volumetrisen langan kaikkialle materiaaliin. Tätä volumetrista lankaa on kaikkialla, ja sen seurauksena voimme varastoida valtavan määrän vastavarauksia suolaliuoksesta tälle volumetriselle langalle”, professori Ulm lisäsi.
Katso myös : Kuinka monta aurinkopaneelia ja akkua tarvitaan talon virranlähteeksi
Betonin plussat
Luonnollisesti betoni on huokoista ja siinä on huokoset, joiden kautta se imee helposti suolavettä. Professori Ulmin mukaan se onnistuu helposti sen läpi kulkevan hiililangan kautta. Levyjen elektrodien välissä se näyttää Oreokselta, jotka voidaan helposti kiinnittää toisiinsa pinon muodossa.
Betoni ja hiili ovat laajalti saatavilla olevia materiaaleja, joita löytyy kaikkialta maailmasta. Erityisesti betoni on uskomattoman suosittua ja sitä kulutetaan valtavasti, toiseksi eniten veden jälkeen. Betonin monipuolisuutta lisää sen jauhemainen muoto, joka mahdollistaa superkondensaattorien suunnittelun räätälöinnin erilaisiin sovelluksiin, kuten professori Ulm korosti.
Professori Ulm mainitsi, että keskimääräisen litiumakun voi ladata ja purkaa vain 300–500 kertaa , kun taas superkondensaattorin voi ladata ja purkaa lukemattomia kertoja ilman tehokkuuden heikkenemistä . Tämä johtuu siitä, että superkondensaattoreiden ei tarvitse muuntaa energiaa muodosta toiseen.
”Jos kaikilla olisi tällainen superkondensaattori perustuksissaan [tai] seinäjärjestelmissään ja he olisivat kytkettyinä [energia]järjestelmään, puhuisimme todellisesta älykkäästä sähköverkosta siinä mielessä, että se koskee kaikkia. Jokainen osallistuu rakennuksellaan energiamurroksen saavuttamiseen”, professori Ulm sanoi.
Muut mahdolliset sovellukset
Kun Ulm ja hänen tiiminsä ovat huomanneet, että superkondensaattorit pystyvät toimittamaan virtaa taloon, heillä on suuria toiveita konkreettisista superkondensaattoreistaan, jotka ulottuvat paljon pidemmälle kuin pelkkä kotienergian varastointi. Kun sähköajoneuvoja omaksuvien henkilöiden määrä jatkaa huimasti, huolet latausinfrastruktuurista ja latausten välisen rajallisista kilometrimääristä ovat tulleet yhä näkyvämmiksi.
Kuten professori Ulm kuvailee superkondensaattoreiden etuja, MIT:n tutkijat keskittyvät kehittämään itselataavaa tietä , jonka tarkoituksena on ladata sähköajoneuvo sähkömagneettisen induktion avulla joko pysäköinnin tai ajon aikana, aivan kuten iPhonen lataaminen ilman kaapelia.
Lähde : MIT:n insinöörit loivat energiaa varastoivan superkondensaattorin muinaisista materiaaleista
