Forskare vid Chalmers har i samarbete med forskare i Shanghai utvecklat ett energisystem som kan fånga in solenergi, lagra den i upp till 18 år och sedan frigöra energin i form av värme eller el.
I ett forskningsprojekt på Chalmers utvecklas ett energisystem som kan fånga in solenergi, lagra den i upp till 18 år och frigöra den när och där den behövs. Tidigare har forskarna visat hur energin kan utvinnas som värme. Nu har de tagit ett steg till och lyckats få systemet att producera el. På sikt kan den nya tekniken driva elektronik som laddar upp sig själv med lagrad solenergi – på beställning.
– Det här är ett radikalt nytt sätt att utvinna solens energi som el. Vi kan producera el oberoende av väder, tid på dygnet, årstid eller geografiska avstånd. Det är ett slutet system som drivs utan att orsaka koldioxidutsläpp, säger forskningsledaren Kasper Moth-Poulsen, professor på institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers.
Den nya tekniken grundar sig på det Chalmersutvecklade solenergisystemet Most – Molecular Solar Thermal Energy Storage Systems. Mycket förenklat bygger tekniken på en specialdesignad molekyl som byter skepnad i kontakt med solljus. Forskningen har väckt stort intresse från omvärlden när den presenterats i tidigare skeden.
I den nya studien, som genomförts i samarbete med forskare i Shanghai, har solenergisystemet kombinerats med en kompakt termoelektrisk generator som omvandlar solenergin till el.
Ultratunt chip omvandlar värme till el
I praktiken skickade de svenska forskarna sin solladdade molekyl över halva jordklotet. Där frigjordes sedan energin och omvandlades till el med hjälp av den mikrometertunna generatorn som utvecklats av kollegorna Tao Li och Zhiyu Hu i Shanghai. Det banbrytande sättet att producera el presenterades nyligen i den vetenskapliga tidskriften Cell Reports Physical Science.
– Generatorn är ett ultratunt chip som skulle kunna integreras i elektronik som hörlurar, smarta klockor och telefoner. Än så länge genereras bara en liten mängd el, men de nya resultaten visar att konceptet fungerar. Det ser väldigt lovande ut, säger Chalmersforskaren Zhihang Wang.
Fossil- och utsläppsfritt energisystem med stor potential
Forskningen visar på stor potential och möjlig samhällsnytta för den här fossil- och utsläppsfria tekniken. Men innan vi kommer kunna ladda våra tekniska prylar eller värma våra hem med systemets lagrade solenergi, behövs mer forskning och utveckling.
– Tillsammans med de olika forskargrupperna som ingår i projektet arbetar vi nu med att effektivisera systemet. Mängden el eller värme som det kan utvinna behöver bli större. Även om energisystemet bygger på enkla grundmaterial, behöver det anpassas för att bli tillräckligt kostnadseffektivt att producera, och därmed möjligt att lansera på bred front, säger Kasper Moth-Poulsen.
Mer om tekniken
Molecular Solar Thermal Energy Storage Systems, Most, är ett slutet solenergisystem som baseras på en specialdesignad molekyl uppbyggd av kol, väte och kväve. I kontakt med solljus byter den skepnad till en energirik isomer. Det betyder att molekylens atomer antar en ny form när de binds samman på ett annat sätt. Isomeren kan sedan lagras i vätskeform i upp till 18 år för att användas senare, till exempel på natten eller på vintern när energin behövs. Med hjälp av en katalysator utvinns den sparade energin i form av värme, samtidigt som molekylen återgår till sin ursprungliga form och kan återanvändas i värmesystemet. I kombination med en mikrometertunn termoelektrisk generator kan energisystemet också generera elektricitet på beställning.
Mer om den vetenskapliga publiceringen
Studien Chip-scale solar thermal electrical power generation har publicerats i Cell Reports Physical Science. Artikeln är skriven av Zhihang Wang, Zhenhua Wu, Zhiyu Hu, Jessica Orrego-Hernández, Erzhen Mu, Zhao-Yang Zhang, Martyn Jevric, Yang Liu, Xuecheng Fu, Fengdan Wang, Tao Li och Kasper Moth-Poulsen. Forskarna är verksamma vid Chalmers tekniska högskola i Sverige, Shanghai Jiao Tong University och Henan Polytechnic University i Kina samt vid Institute of Materials Science i Barcelona och Catalan Institution for Research and Advanced Studies, ICREA, i Spanien.
Forskningen har finansierats av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Stiftelsen för strategisk forskning, Formas, Statens energimyndighet, Europeiska forskningsrådet, the Catalan Institute of Advanced Studies (ICREA) och Europeiska unionens Horisont 2020 ramprogram.
