Шведские ученые изобрели энергосистему, запасающую на зиму летнее тепло
В 2015 году на конференции ООН по климату было принято соглашение, согласно которому до 2050 года глобальные выбросы должны быть сокращены на 60%. При этом потребление энергии постоянно увеличивается, ведь население земли растет. Таким образом, потребность в альтернативных источниках энергии становится все более острой.
Самый перспективный, возобновляемый источник – солнечная энергия, которая в перспективе сможет обеспечить более четверти всех энергетических потребностей. Однако при использовании источников солнечной энергии возникает существенная проблема, которая препятствует массовому внедрению технологий: до сих пор не существует дешевого и эффективного долговременного хранилища для энергии, которую оно генерирует. Ученые давно озаботились решением этой задачи, однако лишь в 2018 году удалось совершить прорыв в этой области.
Команда шведских ученых под руководством профессора Каспера Мот-Поулсона больше года работает над молекулой перспективного вещества норборнадиена, улучшая ее светопоглощение, выделение тепла и устойчивость.
Отметим, что подобные разработки велись советскими учеными еще в середине XX века, однако практического применения они не нашли. Топливо разрушалось после нескольких циклов, не удерживало энергию достаточно долго и его нужно было смешивать с токсичными горючими растворителями – толуолом или хлороформом, которые разбавляли собирающее энергию топливо.
В отличие от них, шведы разработали и уже протестировали специальную жидкость, называемую солнечным тепловым топливом (MOST), состоящую лишь из норборнадиена в жидкой форме и эффективно накапливающую и отдающую солнечную энергию. Соединение, поглощая солнечный свет, превращается в метастабильный (псевдоустойчивый) изомер квадрициклан. Энергия солнца словно попадает в ловушку, и остается внутри молекулы даже после того, как она остывает. В таком состоянии она может храниться до 18 лет.
Система работает по кругу. Проходя сквозь прозрачные трубки в коллекторе, жидкость нагревается солнечным светом, норборнадиен превращается в квадрициклан. Затем жидкость хранится при комнатной температуре с минимальными потерями энергии. 
Исследовательская группа разработала катализатор для контроля высвобождения накопленной энергии. Катализатор действует как фильтр, через который течет жидкость, создавая реакцию, которая нагревает жидкость на 63°С. При этом молекулы жидкости возвращаются в исходное состояние и их можно снова использовать для накопления энергии. Ученые построили прототип системы на крыше университета Чалмерса, что привлекло инвесторов. По словам Мот-Поулсена, многочисленные компании связались с ним, чтобы обсудить потенциал для коммерциализации.
Исследователь подсчитал, что лучший вариант его топлива может хранить до 250 ватт-часов энергии на килограмм. Это примерно вдвое больше энергии батарей Tesla Powerwall, которые сейчас часто используют для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями.
«За последнее время мы достигли значительных успехов, и сегодня у нас есть энергосистема без выбросов, которая работает круглый год», - говорит Мот-Поулсен.
Исследователи продолжают улучшать технологию. Если все пойдет по плану, они рассчитывают увеличить нагрев при катализе, по крайней мере, еще на 110 °С и сделать технологию доступной для коммерческого использования в течение 10 лет.
Professor Kasper Moth-Poulsen
