Odvětví obnovitelných zdrojů energie je centrem inovací po celou dobu své existence. Každý vynález nás přibližuje k budoucnosti s nulovou čistou spotřebou energie.
Tento fascinující nový návrh z projektu CATCHER si klade za cíl sklízet skrytou sílu vzduchu kolem nás a napájet tak naše domovy, města a životy. Co to znamená pro průmysl obnovitelných zdrojů a především pro naši klimatickou budoucnost?
Historie atmosférické energie
Návrhy zaměřené na získávání energie ze vzduchu lze vysledovat až k srbsko-americkému vynálezci Nikolovi Teslovi. Na počátku dvacátého století začal Tesla experimentovat s elektrickými náboji v atmosféře.
Jeho cíl přeměnit elektrické náboje v atmosféře na užitečnou elektrickou energii se bohužel za jeho života nepodařilo uskutečnit. Od Teslových dob se vědci snaží vyrábět elektřinu ze vzduchu kolem nás.
Související článek
Nedávno se tato snaha podařila uskutečnit. Vědci v rámci projektu CATCHER vyvinuli způsob, jak miniaturní náboje statické elektřiny, které se nacházejí v molekulách plynné vody v atmosféře, přeměnit na použitelný elektrický proud známý jako hygroelektřina nebo elektřina z vlhkosti.
V čele projektu stojí Andriy Lyubchyk, který je výkonným ředitelem portugalského start-upu Cascatachuva Lda. Lyubchyk je rovněž chemickým inženýrem na Lusofonní univerzitě humanitních věd a technologií v portugalském Lisabonu.
Program, který vyrábí elektřinu ze vzduchu
CATCHER čerpá finanční prostředky z programu Pathfinder Evropské rady pro inovace. V EU pochází 22 % energie z obnovitelných zdrojů energie. Tento program by mohl EU pomoci dosáhnout jejího cíle do roku 2030 získávat 45 % energie z obnovitelných zdrojů.
K využití statické elektřiny ve vzduchu využívá CATCHER panelové články z oxidu zirkoničitého. Oxid zirkoničitý je tvrdý krystalický keramický materiál, který lze nalézt v různých materiálech od zubních implantátů po elektroniku a plášť jaderných palivových tyčí.
Výzkumníci pracující na projektu zjistili, že deska oxidu zirkoničitého o rozměrech osm krát pět centimetrů dokáže v laboratorních podmínkách při 50% vlhkosti vzduchu generovat 0,9 V. Pro představu, to je zhruba tolik elektřiny, kolik vyrobí polovina tužkové baterie.
Je však třeba poznamenat, že projekt je stále v plenkách. Vědci pracují na zefektivnění procesu. Současné spekulace očekávají, že hygroelektřina bude v budoucnu schopna vyrobit stejné množství elektřiny jako fotovoltaický článek stejné velikosti.
Jak je možné vyrábět elektřinu ze vzduchu
Zdá se, že odpovědí na tuto více než sto let starou otázku je oxid zirkoničitý. Pro vytvoření těchto článků se malé, rovnoměrné nanočástice oxidu zirkoničitého stlačí do plátu materiálu, který má po celé ploše jednotnou strukturu a soubor kanálků nebo kapilár.
Tato nanostruktura vytváří v kapilárách elektrická pole. Tato elektrická pole oddělují náboj od molekul vody v atmosféře. Tím vzniká kaskáda fyzikálních, fyzikálních a elektrofyzikálních procesů, které pracují na zachycení elektrické energie.
Tento složitý proces sice nevyrábí elektřinu ze vzduchu, ale má k tomu docela blízko. Důležité je však poznamenat, že hygroelektřina vyžaduje ke svému fungování atmosférickou vlhkost. V oblastech, kde je vlhkost nízká, například ve velmi chladných oblastech, systém elektřinu nevyrábí.
Jak vypadá budoucnost hygroelektřiny
Hygroelektřina je sice relativně novým účastníkem v oblasti obnovitelných zdrojů, ale má potenciál poskytnout obnovitelné řešení pro oblasti, kde jiné zdroje obnovitelné energie nejsou možné – například oblasti s malým množstvím přímého slunečního záření, ale s dostatkem srážek. Nové obnovitelné zdroje se stále objevují a narušují odvětví obnovitelných zdrojů k lepšímu.
Kromě technického pokroku jsou ekonomické důsledky této technologie hluboké. Využitím přirozené vlhkosti přítomné v atmosféře mohou nyní regiony, které byly dříve kvůli nedostatku slunečního světla nebo větru silně závislé na fosilních palivech, zkoumat udržitelnou alternativu. To by mohlo vést k výraznému snížení emisí uhlíku a k přechodu na decentralizovanější energetické systémy.
Škálovatelnost hygroelektřiny by navíc mohla způsobit převrat v našem uvažování o výrobě energie. Na rozdíl od tradičních elektráren, které vyžadují rozsáhlou infrastrukturu a zdroje, by hygroelektrické články mohly být integrovány do stávajících struktur, jako jsou budovy a vozidla, a poskytovat tak stálý zdroj čisté energie. To by nejen snížilo potřebu rozsáhlých energetických sítí, ale také by umožnilo jednotlivcům a komunitám, aby se stali soběstačnými ve svých energetických potřebách.
Vzhledem k tomu, že se svět stále potýká s důsledky změny klimatu, nabízejí inovace, jako je hygroelektřina, světlo naděje. Využitím síly vzduchu nejen chráníme naši planetu, ale také připravujeme půdu pro udržitelnější a spravedlivější budoucnost. Cesta ke světu s nulovou čistou spotřebou je složitá, ale s každým průlomovým objevem jsme o krok blíže k jejímu dosažení.