Европейские исследования расширяют возможности экологически чистой энергии, поддерживая цель ЕС стать к 2050 году климатически-невральной.

В то время как Европейский Союз стремится к климатической нейтральности к середине века, команда матери и сына помогает преодолеть потенциальное препятствие: ограниченное количество возобновляемых источников энергии заставляет ЕС отказаться от ископаемого топлива.

Андрей Любчик является партнером проекта CATCHER , целью которого является расширение комплекса чистой энергии за счет усовершенствования преобразования атмосферной влаги в электричество.

Старый сон

Этот метод включает в себя сбор крошечных зарядов статического электричества, содержащихся в газообразных молекулах воды , которые повсеместно присутствуют в атмосфере. Этот процесс известен как гидроэлектричество или электричество влажности.

«Мы считаем, что благодаря этому новому источнику возобновляемой энергии мы резко повысим эффективность и возможности перехода на зеленую энергию», — сказал Любчик, главный исполнительный директор португальского стартапа Cascatachuva Lda. Он также является инженером-химиком в португалоязычном университете гуманитарных наук и технологий в Лиссабоне, Португалия.

В начале 1900-х годов сербско-американский изобретатель Никола Тесла мечтал использовать энергию воздуха. Он провел серию экспериментов, пытаясь улавливать электрические заряды из атмосферы и преобразовывать их в электрический ток.

Со времен Теслы ученые узнали больше о том, как электричество формируется и высвобождается в атмосфере, и обнаружили, что водяной пар может нести электрический заряд.

Ноу-хау может стать стимулом для ЕС, который получает около 22% своей энергии из возобновляемых источников энергии. Компания находится на пути к ужесточению целевого показателя на конец десятилетия для таких источников, которые также включают гидроэнергетику, до 45%.

Но для того, чтобы к 2050 году Европа стала климатически нейтральной, возобновляемые источники энергии должны будут играть еще большую роль, а гидроэлектроэнергия даст ЕС больше возможностей, поскольку он стремится отказаться от нефти, природного газа и угля.

Новая технология

Проект CATCHER объединяет восемь партнеров из шести стран Европы для изучения возможностей.

Хотя общая идея может быть такой же, конкретная технология, используемая CATCHER, сильно отличается от технологии Tesla. В проекте используются панели, изготовленные из оксида циркония — твердого кристаллического материала — для захвата энергии из атмосферной влаги.

Оксид циркония — это керамический материал, широко используемый для таких вещей, как зубные имплантаты , передовые стеклоподобные материалы, электроника и оболочка для ядерных топливных стержней.

По словам Светланы Любчик, координатора CATCHER и матери Андрея Любчика, при изучении свойств наноматериалов, изготовленных из оксида циркония, семь лет назад исследователи начали замечать признаки гидроэлектричества.

Как и он, она инженер-химик в португалоязычном университете. Они предприняли различные инициативы, чтобы попытаться использовать этот потенциал.

В настоящее время исследователи достигли точки, когда пластина из их материала размером 8 на 5 сантиметров может генерировать около 0,9 вольта в лаборатории при влажности около 50%. Это сравнимо с выходной мощностью половины батарейки АА.

Работая над тем, чтобы сделать свой гидроэлектрический материал более эффективным, команда ожидает, что после усовершенствования элементы смогут собирать такое же количество электроэнергии, как и фотоэлектрические элементы аналогичного размера.

Исследователи также считают, что ячейки будут использоваться аналогично солнечным панелям — либо в качестве крупных электростанций, либо в качестве источника энергии для отдельных зданий.

Устойчивые состояния

Клетки создаются путем производства очень маленьких однородных наночастиц оксида циркония, а затем их сжатия в лист материала с аналогичной структурой, включая ряд каналов или капилляров.

По словам Андрея Любчика, наноструктура генерирует электрические поля внутри капилляров, которые отделяют заряд от молекул воды, поглощаемых из атмосферы.

В результате возникает каскад физико-химических, физических и электрофизических процессов, улавливающих электрическую энергию.

В одном отношении новая технология будет иметь преимущество перед солнечной и ветровой энергией. В то время как панели и турбины должны быть расположены так, чтобы улавливать солнечный свет и ветер, гигроскопические элементы не требуют специального размещения, поскольку локальные уровни влажности практически не меняются.

Тем не менее, гигроскопические элементы не обязательно будут доступны везде, потому что для их работы требуется минимальный уровень влажности.

«Например, если на улице -15 градусов, то есть все замерзнет, ​​воды в воздухе не будет», — сказал Андрей Любчик.

Потолочное решение

Вместе со своей матерью он также является координатором проекта SSHARE , который работает над реальным применением путем включения гидроэлектрических ячеек в систему отопления и охлаждения.

«Мы объединяем обе технологии и делаем их самодостаточными», — сказал Андрей Любчик.

Система отопления и охлаждения основана на усовершенствованной излучающей панели, которую можно установить на потолке помещения.

Над панелью проходят перфорированные водопроводные трубы, подающие горячую или холодную воду, в зависимости от того, нужно ли обогреть или охладить помещение. Затем панель излучает тепло в помещение или поглощает его из помещения через атмосферную влажность, подобно тому, как кожа может излучать тепло через пот.

Система должна обеспечивать питание насосов, обеспечивающих циркуляцию воды, за счет гидроэлектричества, вырабатываемого при прохождении водяного пара через панель.

Исследователи говорят, что самодостаточная система отопления подчеркивает, как гидроэлектроэнергия может помочь ускорить переход к нулевому потреблению энергии.

«Мы можем внести свой вклад в политику ЕС в плане энергетической независимости», — сказала Светлана Любчик.