Dansk forsker lagrer solenergi i kemiske bindinger

Teoretiske beregninger af kemiske processer, som kan lagre varme og frigøre det igen er nu blevet omsat til fysisk virkelighed. Sammen med kolleger fra Sverige og USA har den danske forsker Kasper Moth-Poulsen stået i spidsen for arbejdet.

Af Bjørn Godske

For bare to år siden var det ren teori: Hvordan lagrer man solvarme i en kemisk opløsning og slipper den fri igen på et valgt tidspunkt? Princippet kaldes for en termokemisk proces og blev især udforsket i 1980'erne, uden at der kom en egentlig løsning.

Men nu har den danske forsker Kasper Moth-Poulsen og hans kolleger fra Chalmers Universitet i Gøteborg og Berkeley i Californien omsat den teori, som forskere fra MIT for to år siden publicerede, til et konkret eksempel:

»Vi er netop lykkedes med at fremstille det første demonstrationssystem, der kan gemme solenergi i kemiske bindinger og senere frigive energien i form af varme,« fortæller Kasper Moth-Poulsen. Kernen i systemet er et designet molekyle, som har de egenskaber, MIT-forskerne for to år siden kom frem til.

Princippet fungerer - også i praksis

Selve enhed består af seks kvadratcentimeter solfanger med en væske, hvor molekylet er opløst i, en katalytisk reaktor, hvor varmen frigøres, en varmeveksler og et mikrofluidt system, som forbinder de tre komponenter. I solfangeren vil molekylet - på grund af sollyset - ændre struktur. Ved hjælp at katalysatoren kan molekylet bringes tilbage til det oprindelige stadie og i den proces frigøre varme. Systemet er fuldt reversibelt og kan derfor genanvendes mange gange.

Forskerne har altså vist, at princippet fungerer:

»Men vi er endnu på et meget tidligt stadie i udviklingen,« forklarer Kasper Moth-Poulsen. For eksempel har det kun været muligt at opnå en temperaturstigning på én grad, og forskerne har kun opnået en virkningsgrad for hele systemet på 0,01 procent:

»Men ud fra vores teoretiske beregninger kan vi - med de materialer og den viden vi har i dag - komme helt op på 8,8 procent i virkningsgrad og en temperaturstigning på 23 grader,« fortæller han.

Dermed kan systemet sammenlignes med nogle af de eksisterende metoder til at hente energi ud af sollyset, for eksempel polymere solceller, hvor bedste virkningsgrad i dag ligger under 10 procent. Som en ekstra fordel kan molekylet transporteres og gemmes i årevis uden tab, da al varmen er bundet i en stabil kemisk forbindelse.

Designet molekyle giver høj energitæthed

Når det gælder selve molekylet er testresultaterne noget mere imponerende. Molekylet, Ru3(CO)12, har en energitæthed på hele 110 J/gram. Det kan ikke helt måle sig med moderne lithium-ion-batterier, hvor energitæthede ligger på mellem 360 og 900 J/g., men er på niveau med blybatterier.

»Det er klart, at vores forskningsresultater skal forbedres væsentligt, hvis systemet skal være praktisk anvendeligt. Men vi har vist, at det kan lade sige gøre og kan samtidig se en masse muligheder for yderligere forbedringer,« forklarer Kasper Moth-Poulsen. Et af de områder som forskerne især er interesseret i, er at finde en erstatning for grundstoffet ruthenium, som er meget kostbart:

»Vi håber, at vi med det nye princip kan bidrage til udvikling af systemer, som kan indpasse i et energisystem, hvor vedvarende energi og behovet for energilagring vokser,« siger Kasper Moth-Poulsen.

Dokumentation

Videnskabelig artikel
Forskergruppe på Berkeley
Kasper Moth-Poulsen's hjemmeside

Emner Materialeteknologi Solvarme Energilagring

Se også

Læs også

Spansk solkraftværk lagrer solvarme i smeltet salt
Oppositionens klimaplan: Danmark uden fossile brændsler i 2050
Dansk Industri: Hvor er pengene til demonstrationsprojekter, Sander?

Kommentarer (15)

Christian P. Broe Petersen

Det ville jo være genialt, hvis man på den måde i stor stil kunne lagre solenergi f.eks. hjemme i huset i stedet for at skulle sende det ud på nettet med det samme. Det ville gøre hele systemet omkring solenergi meget mere fleksibelt end det er i dag, hvor en sky for solen ændrer output fra minut til minut.

Der er jo nok lang tid det der måske kommer noget brugbart, men det lyder spændende.

  • 0
  • 0
Michael Rangård

Nu er det varme der gemmes og ikke elektrisitet. Det er lidt mere besværligt at omdanne varme til elektrisitet... Men en solfanger kunne opspare varmeenergi om sommeren og afgive den til brugsvand og rumopvarmning om vinteren...

  • 0
  • 0
Christian Poll Abonnent

Desværre genereres varme og ikke el, når der "aflades", men det er da stadig en interessant lagermulighed, som vi ser på med kyshånd. Gad vide, hvor stor kapacitet, der kan nås...?

  • 0
  • 0
Jakob Garde

Hmmm kemisk varmelagring fra sollys.... der lyder bekendt... hvor har jeg hørt den slags før!?

Det er foto-etellerandet. Fotolynt.. Fotosyslese..

Hvad er det nu det hedder;)

  • 0
  • 0
Holger Skjerning

For det første er der masse af måder at oplagre varme på. Det er el-lagring, der er det udfordrende problem.
Og så står der: Energitæthed: 110J/gram.
- måske skulle der have stået 110 J/gram/grad - for alm. vand (0 til 100 grader) indeholder 420 J/gram. Hm !!!
Det ville jo være dejligt, hvis det tekniske fremskridt blev beskrevet, så også ingeniører kan forstå det !!!

  • 0
  • 0
Bjørn Godske Journalist

- måske skulle der have stået 110 J/gram/grad - for alm. vand (0 til 100 grader) indeholder 420 J/gram. Hm !!! Det ville jo være dejligt, hvis det tekniske fremskridt blev beskrevet, så også ingeniører kan forstå det !!!

Nej, der skulle ikke stå J/gram/grad. Du får lige teksten fra artikelen:

Differential scanning calorimetry (DSC) measurements of the 2/1 conversion
reveal that 110 J g-1 are stored in the chemical bonds of photoisomer
2, a value comparable to that of the parent FvRu2(CO)4 (see ESI†).19
Entering these numbers into eqn (1), a maximum temperature rise of
approximately 23 C in THF can be expected.

  • 0
  • 0
Kristian Glejbøl

Fra et grundvidenskabeligt synspunkt rigtigt, rigtigt lækkert med sådan en foto-rekonfiguration af molekyler der kan reverseres via en katalysator.

Fra et teknologisk synspunkt imidlertid ret uinteressant som varmelager qua muligheden for at bruge fase skift materialer som f.eks. natriumacetat.

Jeg er sikker på at denne teknologi ad åre vil finde anvendelser, f.eks. i R/W lagermedier, men som varmelager så er det lidt søgt.

  • 0
  • 0
Ejvind Andersen Christensen

Det vil dog kræve en enorm interesse/indsats for at blive almindeligt brugbar de første mange år, så lad dem forske videre og lad så os i mellemtiden bruge de teknikker og metoder vi kender.
Dem kan vi så forfine over nogle år.

Altså bioethanol der kan bruges til både opvarmning og bildrift. Den kan tilmed lages i konventionelle brændstofbeholdere.

Dog kan den ikke bruge almindelige benzinrør og pakninger i biler, men det er en lille ting at ændre.

Og bliver batterierne udviklet som forudsat i http://ing.dk/artikel/125625-elektrolyt-af...
så bliver den måske overflødig, men det vil også afhænge af solcellernes ydelser.

  • 0
  • 0

Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten

Relaterede job

Banedanmark
Arbejdsmiljøkoordinator
DONG Energy A/S
Ingeniør til modellering og beregning af teknologier inden for biomasse- og affaldshåndtering
HMN Naturgas I/S
Ingeniør til forsyningsledninger - biogas og gas til transport
Gade Search & Selection
Kompetencechef Køling
Greve Kommune
Landskabsarkitekt eller skov- og landskabsingeniør
Lyse Energi AS
Projektingeniør
Krüger A/S
Projektleder - Afløbsteknik, klimatilpasning, dynamisk styring
Flere job

Forsiden lige nu

Investorerne trækker stikket: Better Place går konkurs

Se verdens første intelligente bycykel

Nasa vil sende spionteleskop til Mars

Experimentarium udstiller hverdagsløsninger der ændrede verden

Her er raketten, der skal skyde Peter Madsen ud i rummet

Sådan overlever du som introvert i et ekstrovert miljø

Solcelle-projekt går konkurs trods politikernes feberredning

Professor: Mobilantenner er endnu værre end i discount-test
Flere nyheder