Molekula e re për të përforcuar shumë potencialin e energjisë diellore

Dielli jo vetëm që është burimi më i bollshëm i energjisë i njohur për njeriun, por ai është pafundësisht i rinovueshëm, për sa kohë që është ende atje. Ai vazhdon të gjenerojë sasi të mahnitshme energjie në baza ditore, shi ose shkëlqim. Energjia diellore mund të mblidhet dhe ruhet në mënyra të ndryshme, dhe përdorimi i energjisë diellore nuk lëshon gazra serë, të cilat mund të ndihmojnë në uljen e ndikimit të ndryshimeve klimatike. Për shkak të këtyre arsyeve, energjia diellore po zgjidhet më gjerësisht si burimi kryesor për energjinë e rinovueshme. Është vetëm çështje kohe derisa njerëzimi të gjejë mënyra për të përdorur në mënyrë më efikase energjinë diellore – siç është inovacioni i përshkruar më poshtë.

Manipulimi i dritës së diellit

Ekzistojnë dy lloje kryesore të energjisë diellore: fotovoltaikët (PV) dhe energjia diellore e përqendruar (CSP), e njohur gjithashtu si energjia termike diellore. Fotovoltaikët konvertojnë rrezet e diellit direkt në energji elektrike duke përdorur qelizat diellore në panelet diellore. Energjia diellore e përqendruar përdor rrezet e diellit për të ngrohur një lëng që gjeneron avull dhe fuqizon një turbinë për të krijuar energji. PV aktualisht përbën 98% të energjisë diellore globale, me CSP si 2%.

PV dhe CSP ndryshojnë në mënyrën se si përdoren, energjinë që prodhohet dhe materialet që përdoren në ndërtimin e tyre. Efikasiteti i energjisë që prodhohet me PV qëndron konstant me madhësinë e panelit diellor, që do të thotë se përdorimi i një paneli diellor më të vogël mbi një më të madh nuk do të rrisë shkallën e prodhimit të energjisë. Kjo është për shkak të komponentëve të Bilancit të Sistemit (BOS) që përdoren gjithashtu në panelet diellore, të cilat përfshijnë harduerin, kutitë e kombinuesit dhe invertorët.

Me CSP, më e madhe është më mirë. Ndërsa përdor nxehtësinë nga rrezet e diellit, sa më shumë dritë dielli të mblidhet aq më mirë. Ky sistem është shumë i ngjashëm me termocentralet me lëndë djegëse fosile që përdoren sot. Dallimi kryesor është se CSP përdor pasqyra që pasqyrojnë nxehtësinë nga rrezet e diellit për të ngrohur lëngjet (në vend të djegies së qymyrit ose gazit natyror), të cilat gjenerojnë avull për të kthyer turbinat. Kjo gjithashtu e bën CSP të përshtatshme për impiantet hibride, të tilla si turbinat e gazit me cikël të kombinuar (CCGT), të cilat përdorin energjinë diellore dhe gazin natyror për të kthyer turbinat, duke gjeneruar energji. Me CSP, prodhimi i energjisë nga energjia diellore në hyrje jep vetëm 16% energji elektrike neto. Prodhimi i energjisë CCGT jep ~55% energji elektrike neto, shumë më tepër sesa vetëm CSP.

Nga fillimet e përulura

Anders Bo Skov dhe Mogens Brøndsted Nielsen nga Universiteti i Kopenhagës po përpiqen të zhvillojnë një molekulë që është e aftë të mbledhë, ruajë dhe çlirojë energjinë diellore në mënyrë më efikase sesa PV ose CSP. Duke përdorur sistemin dihidroazulen/vinil hepta fulven, shkurt DHA/VHF, dyshja kanë bërë përparime të mëdha në kërkimin e tyre. Një problem që ata hasën fillimisht ishte se me rritjen e kapacitetit të ruajtjes së molekulave DHA/VHF, kapaciteti për të mbajtur energjinë për një periudhë të gjatë kohore u ul. Mogens Brøndsted Nielsen, një profesor nga Departamenti i Kimisë, tha: “Pavarësisht se çfarë bëmë për ta parandaluar atë, molekulat do të ndryshonin formën e tyre dhe do të çlironin energjinë e ruajtur pas vetëm një ose dy ore. Arritja e Anders ishte se ai arriti të dyfishojë densitetin e energjisë në një molekulë që mund të mbajë formën e saj për njëqind vjet. Problemi ynë i vetëm tani është se si e arrijmë të çlirojë energjinë përsëri. Molekula nuk duket se dëshiron të ndryshojë përsëri formën e saj.”

Meqenëse forma e molekulës së re është më e qëndrueshme, ajo mund ta mbajë energjinë për më gjatë, por gjithashtu e bën më të lehtë punën me të. Ekziston një kufi teorik se sa energji mund të mbajë një njësi e caktuar molekulash, ky quhet dendësia e energjisë. Teorikisht 1 kilogram (2.2 paund) e të ashtuquajturës "molekulë e përsosur" mund të ruajë 1 megaxhaul energji, që do të thotë se mund të mbajë sasinë maksimale të energjisë dhe ta çlirojë atë sipas nevojës. Kjo është përafërsisht energji e mjaftueshme për të ngrohur 3 litra (0.8 gallon) ujë nga temperatura e dhomës deri në valë. E njëjta sasi e molekulave të Skov-it mund të ngrohë 750 mililitra (3.2 litra) nga temperatura e dhomës në zierje në 3 minuta, ose 15 litra (4 gallon) në një orë. Ndërsa molekulat DHA/VHF nuk mund të ruajnë aq energji sa mundet një "molekulë e përsosur", është një sasi e konsiderueshme.

Shkenca pas molekulës

Sistemi DHA/VHF përbëhet nga dy molekula, DHA dhe VHF. Molekula DHA është përgjegjëse për ruajtjen e energjisë diellore dhe VHF e çliron atë. Ata e bëjnë këtë duke ndryshuar formën kur futen në stimuj të jashtëm, në këtë rast rrezet e diellit dhe nxehtësinë. Kur DHA ekspozohet ndaj rrezeve të diellit, ajo ruan energjinë diellore, duke bërë kështu molekula ndryshon formën e saj në formën VHF. Me kalimin e kohës, VHF mbledh nxehtësi, pasi të ketë mbledhur mjaftueshëm, kthehet në formën e tij DHA dhe çliron energjinë diellore.

Në fund të ditës

Anders Bo Skov është mjaft i emocionuar për molekulën e re dhe me arsye të mirë. Edhe pse ende nuk mund të çlirojë energji, Skov thotë: “Kur bëhet fjalë për ruajtjen e energjisë diellore, konkurrenca jonë më e madhe vjen nga bateritë litium-jon, dhe litiumi është një metal helmues. Molekula ime nuk lëshon as CO2, as ndonjë përbërje tjetër kimike gjatë punës. Është 'dalja e dritës së diellit'. Dhe kur molekula konsumohet një ditë, ajo degradon në një ngjyrues që gjendet gjithashtu në lulet e kamomilit. Jo vetëm që molekula përdoret në një proces që lëshon pak ose aspak gazra serë gjatë përdorimit të saj, kur përfundimisht degradon, e bën këtë në një kimikat inerte që gjendet natyrshëm në mjedis.