Űrtechnika oldja meg a szélerőművek legrosszabb tulajdonságát

Egy űrkutatási és katonai célra akkumulátorokat fejlesztő amerikai cég olyan akkuval kísérletezik, amellyel meg lehetne oldani a szél- és naperőművek legbosszantóbb tulajdonságát. A megújuló energiaforrásokat kihasználó berendezések ugyanis nem egyenletesen termelik az áramot, hiszen változik a szél- és a napjárás.

A fejlesztő cég, az EaglePicher űreszközök számára készített nátrium-kén akkumulátort az 1980-as években. A berendezés bevált a Columbia űrsiklóban 1997-ben, ám azután űrkutatási célra is a lítiumion-akkumulátorok terjedtek el. Most a cég ismét elővette a nátrium-kén akku tervét, és közös fejlesztésbe kezdett az USA energiaügyi minisztériumának Pacific Northwest laboratóriumával (PNNL).

A tervezett megoldás lényege, hogy a megújuló forrásból termelt energiát tárolni kell akkor, amikor bőséggel áll rendelkezésre, viszont egyenletesen kell a hálózatba juttatni - pontosabban akkor, amikor a fogyasztóknak a legnagyobb az áramigénye. Napenergia leginkább délben, szélenergia leginkább este termelődik, a csúcsidőszak viszont jobbára kora estére esik. A nátrium-kén akkumulátorok válnak be leginkább arra a célra, hogy a megújuló forrásból termelt áram a megfelelő időben kerüljön a hálózatba, állítják a fejlesztők. A PNNL becslése szerint 2030-ra 200 ezer megawattóra villanyáram tárolását kell megoldani, ha az Egyesült Államok az áramszükségletét 20 százalékban megújuló forrásokból kívánja fedezni.

A nátrium-kén akkumulátor annyiban nem számít teljes újdonságnak, hogy a kezdeti amerikai alkalmazások után a fejlesztésével két japán cég, a Tokyo Electric Power Co. és az NGK Insulators foglalkozott az 1990-es években. Jelenleg az NGK a világ legnagyobb nagykapacitású Na-S akkumulátorgyártója. Most az amerikai fejlesztők a japán berendezést tervezik át. A cél: az akkumulátor legyen hatékonyabb, mérete legyen kisebb és a gyártási folyamat legyen lényegesen egyszerűbb (vagyis az előállítás is legyen olcsóbb). A projekt költségeit az USA energiaügyi minisztériumának kutatási programjától, a katonai DARPA (Fejlett Védelmi Kutatási Projektek Ügynöksége) mintájára létrejött ARPA-E-től kapott 7,2 millió dollárból fedezik.

A japán gyártmányú akkumulátor hengeres alakú, közepén a nagy reakcióképességű nátriummal, amelyet a folyékony kéntől kerámiamembrán választ el. A membrán átengedi a nátriumionokat - így termel az akku áramot. A hengeres kialakítás biztonságos; erre szükség is van, mert az akkumulátor magja akár 350 Celsius-fokra is felmelegedhet. Ha viszont a hengeres membránt egy kerámiadobozra lehetne cserélni, az akkumulátor alacsonyabb hőmérsékleten 30 százalékkal több áramot termelne, az egész berendezés ellenállóbb lenne, továbbá a sorozatgyártás jóval kevesebb problémát okozna - magyarázta David Lucero, az EaglePicher illetékese a Scientific American tudományos hírmagazinnak. A dobozos elrendezés hátránya, hogy bonyolultabb megoldani a szigetelést. A cég és a PNNL úgy tervezi, hogy 2012 végére állítanak elő egy 10 kWh áram leadására képes típust.

Egyébként a Na-S akkumulátorok története a lítiumion-akkukéra emlékeztet. A fogyasztói elektronikai termékekben hatalmas karriert befutott energiaforrás bevezetését egy amerikai fizikus, John Goodenough és csoportjának kutatásai tették lehetővé. A projektet az 1970-es évek végén 200 ezer dollárral támogatta az USA légiereje. Az eredményeket viszont az amerikai gyártók nem hasznosították, így az első lítiumion-akkumulátorokkal a Sony és más japán gyártók arattak sikert.

KAPCSOLÓDÓ CIKK