Μια τεχνολογία με ρίζες στην αρχαιότητα επανέρχεται δυναμικά στο προσκήνιο της ενεργειακής μετάβασης.
Από την αρχαία Ρώμη στη σύγχρονη ενεργειακή κρίση
Πριν από περισσότερα από 2.000 χρόνια, κοντά στην Πομπηία, οι Ρωμαίοι ανέπτυξαν μια μορφή τσιμέντου που τους επέτρεψε να κατασκευάσουν εντυπωσιακά και ανθεκτικά έργα, όπως το Πάνθεον.
Σήμερα, η ίδια βασική χημεία βρίσκεται στον πυρήνα μιας νέας τεχνολογίας: της «μπαταρίας τσιμέντου».
Σε αντίθεση με τις συμβατικές μπαταρίες, που αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια, αυτή η προσέγγιση αποθηκεύει θερμότητα. Και αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία: περίπου το 20% της παγκόσμιας ενέργειας χρησιμοποιείται για βιομηχανική θερμότητα, ενώ άλλο ένα 10% αφορά τη θέρμανση κατοικιών και νερού.
Πώς λειτουργεί η «θερμική μπαταρία»
Η τεχνολογία βασίζεται σε μια απλή, αλλά ισχυρή χημική αντίδραση. Το οξείδιο του ασβεστίου (quicklime) αντιδρά με το νερό και μετατρέπεται σε υδροξείδιο του ασβεστίου – απελευθερώνοντας μεγάλη ποσότητα θερμότητας.
Αυτό είναι το ίδιο φαινόμενο που παρατηρείται όταν αναμιγνύεται τσιμέντο.
Το κρίσιμο στοιχείο είναι ότι η αντίδραση αυτή είναι αναστρέψιμη. Με την προσθήκη θερμότητας, το νερό απομακρύνεται και το υλικό επιστρέφει στην αρχική του μορφή. Έτσι, το σύστημα μπορεί να «φορτίζει» και να «εκφορτίζει» επανειλημμένα – όπως μια μπαταρία.
Η λύση μιας startup: μικρά «σφαιρίδια» ενέργειας
Η αμερικανική startup Cache Energy επιχειρεί να μετατρέψει αυτή τη θεωρία σε πρακτική εφαρμογή. Η καινοτομία της βασίζεται στη μετατροπή του τσιμέντου σε μικρούς κόκκους (βλέπε κεντρική φωτογραφία άρθρου), περίπου στο μέγεθος καλαμποκιού, οι οποίοι διατηρούν το σχήμα τους ακόμη και μετά από πολλαπλούς κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης.
Η διαδικασία λειτουργεί ως εξής:
Η ηλεκτρική ενέργεια (από το δίκτυο ή ανανεώσιμες πηγές) χρησιμοποιείται για τη «φόρτιση» του υλικού, δηλαδή για την απομάκρυνση του νερού. Όταν απαιτείται θερμότητα, προστίθεται νερό και απελευθερώνεται ενέργεια.
Οι θερμοκρασίες που επιτυγχάνονται μπορούν να φτάσουν έως και τους 1.000 βαθμούς Φαρενάιτ (περίπου 540°C). Τα σφαιρίδια αποθηκεύονται σε απλούς σιλό, ενώ η μεταφορά τους στο σύστημα γίνεται με τεχνολογία αντίστοιχη αυτής που χρησιμοποιείται στη γεωργία.
Πού μπορεί να χρησιμοποιηθεί
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
Να τιμωρηθούν οι δράστες της μαζικής δηλητηρίασης άγριας ζωής στη Δαδιά, αναφέρουν Περιβαλλοντικές Οργανώσεις
Η κύρια αγορά-στόχος είναι η βιομηχανία, όπου η ανάγκη για θερμότητα είναι τεράστια. Ωστόσο, αν η τεχνολογία εξελιχθεί περαιτέρω, θα μπορούσε να εφαρμοστεί και σε κατοικίες.
Σε ένα τέτοιο σενάριο, μια οικιακή μονάδα θα μπορούσε να αποθηκεύει φθηνή ηλεκτρική ενέργεια – για παράδειγμα από αιολικά ή ηλιακά – και να τη χρησιμοποιεί για θέρμανση, αντικαθιστώντας το φυσικό αέριο.
Οι προκλήσεις της κλίμακας
Παρότι η επιστημονική βάση της τεχνολογίας θεωρείται ισχυρή, οι προκλήσεις παραμένουν. Μεταξύ αυτών:
η διατήρηση της αντοχής των σφαιριδίων σε πολλούς κύκλους
η βελτιστοποίηση της χημικής σύνθεσης
η οικονομική βιωσιμότητα σε μεγάλη κλίμακα
Παράλληλα, υπάρχουν ήδη ανταγωνιστικές τεχνολογίες αποθήκευσης θερμότητας, που χρησιμοποιούν διαφορετικά υλικά και μεθόδους.
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
Για που ετοιμάζει ο Μακρόν 25.000 πάνοπλους στρατιώτες για πόλεμο σε ακραίο περιβάλλον;
Δοκιμές σε πραγματικές συνθήκες
Η τεχνολογία της Cache Energy δοκιμάζεται ήδη σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις, όπως σε εργοστάσιο της Whirlpool στις ΗΠΑ, όπου – σύμφωνα με την εταιρεία – τα αποτελέσματα ξεπερνούν τις αρχικές προσδοκίες.
Το ενδιαφέρον επεκτείνεται και στον δημόσιο τομέα, με το αμερικανικό υπουργείο Άμυνας να εξετάζει τη χρήση της για θέρμανση στρατιωτικών εγκαταστάσεων σε ακραίες συνθήκες.
Σε πανεπιστήμιο της Μινεσότα, ερευνητές δοκιμάζουν κατά πόσο η τεχνολογία μπορεί να καλύψει τις ανάγκες θέρμανσης ολόκληρης πανεπιστημιούπολης, αξιοποιώντας πλεονάζουσα ενέργεια από ανεμογεννήτριες.
Το μεγάλο στοίχημα: φθηνή ενέργεια χωρίς καύσιμα
Η βασική ιδέα πίσω από αυτές τις λύσεις είναι απλή: σε πολλές περιοχές, η παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ξεπερνά κατά περιόδους τη ζήτηση, με αποτέλεσμα το κόστος να πέφτει ακόμη και στο μηδέν.
Αν αυτή η ενέργεια μπορεί να αποθηκευτεί αποτελεσματικά – είτε ως ηλεκτρισμός είτε ως θερμότητα – τότε ανοίγει ο δρόμος για ένα σύστημα με πολύ μικρότερη εξάρτηση από άνθρακα και φυσικό αέριο.
Ένα παλιό υλικό για ένα νέο ενεργειακό μοντέλο
Η «μπαταρία τσιμέντου» δεν είναι απλώς μια ακόμη τεχνολογική καινοτομία. Είναι ένα παράδειγμα του πώς μια αρχαία γνώση μπορεί να επανεφευρεθεί για να απαντήσει σε ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα της εποχής μας.
Από τις ρωμαϊκές κατασκευές μέχρι τα σύγχρονα ενεργειακά δίκτυα, το τσιμέντο ίσως αποδειχθεί – για ακόμη μία φορά – υλικό-κλειδί.
