Si predstavljate, da bi za ogrevanje svojega doma namesto peletov ali kurilnega olja uporabljali aluminij? Približno 300 kilogramov te kovine bi zadostovalo za ogrevanje povprečnega gospodinjstva za celo sezono, poleg toplote pa bi lahko iz aluminija dobili še elektriko. Ekipa slovenskih znanstvenikov iz Kemijskega inštituta s kolegi iz tujine raziskuje to revolucionarno zamisel. Za izdelavo aluminija je namreč potrebne veliko energije, to lastnost pa bi lahko koristno uporabili tudi v obratni smeri, so prepričani raziskovalci.
Energijo znamo vse učinkoviteje in vse ceneje pridobivati iz okolju prijaznih virov, kot sta sonce in veter. Tudi v Sloveniji naj bi se delež tako pridobljene energije iz obnovljivih virov, predvsem sonca, v prihodnjih letih povečal. To pomeni, da bomo imeli v toplejšem in sončnejšem delu leta energije na pretek, težava pa nastane, kako to energijo shraniti za takrat, ko ne bo tako: torej za zimo, ko je sonca manj, poraba pa je zaradi ogrevanja večja.
To vprašanje je vodilo mednarodno ekipo raziskovalcev, v kateri so tudi slovenski s Kemijskega inštituta. In odgovor nanj iščejo v aluminiju.
Proizvodnja aluminija je izjemno energetsko potratna. Podjetje Talum iz Kidričevega, specializirano za proizvodnjo aluminija, je eden največjih porabnikov elektrike v Sloveniji. To bi z ekološkega vidika šteli kot slabost, še posebej če pride energija za proizvodnjo iz fosilnih virov, kakršne so termoelektrarne. Toda kako bi lahko to lastnost uporabili okolju v prid? “V kubičnem metru aluminija je shranjene več energije kot v enaki količini kurilnega olja,” pojasnjuje dr. Ivan Jerman. “Poleti imamo ogromno obnovljive energije. Na žalost pa nimamo sistema, ki bi to obnovljivo energijo prenesel v zimo. Rešitev bomo raziskali v svojem projektu, s pomočjo aluminija. Zanj je značilno, da v njem lahko shranimo ogromno energije, v en kubični meter lahko shranimo 23 megavatov energije.”
S preprosto reakcijo do toplote in tudi elektrike
V laboratoriju Kemijskega inštituta so nam pokazali preprost eksperiment, ki si ga lahko ogledate v videu na vrhu članka. Košček aluminijaste folije so potopili v koncentrirano raztopino natrijevega hidroksida (NaOH). Pri tem so nastali vodik (dokaz za to je, da zagori, ko ga prižgemo), veliko toplote in aluminijev oksid.
Možnosti za to, da aluminij reagira, je več. “Dodati ga moramo nekemu oksidacijskemu mediju, to bi bila lahko tudi kislina (NaOH je baza). Podobno pa lahko storimo tudi pri visokih temperaturah, recimo 400 do 500 stopinj Celzija, če aluminiju dodamo vodo. V tem primeru prav tako nastaneta vodik in aluminijev oksid ter ogromno toplote,” pojasnjuje Jerman. Vse te možnosti bodo preučili v projektu, pri katerem sodelujejo z raziskovalci iz še šestih držav.
Kako poteka ta cikel? “Za eno ogrevalno sezono bi družina nabavila kakih 300 kilogramov aluminija,” pravi Jerman. “Aluminij bi dobili iz tovarne v peletih ali granulah – v projektu bomo raziskali, kakšna velikost in oblika bi bili najučinkovitejši. Podobno kot pri ogrevanju s sekanci bi avtomatski dozator dodajal aluminij v reaktor, v katerem bi tekla podobna reakcija, kot smo jo prikazali z eksperimentom. Električno energijo bi pridobili na gorivni celici, in sicer iz vodika, ki bo nastajal pri reakciji. Toploto pa bi prek toplotnega izmenjevalca vodili v talno gretje, radiatorje ali jo uporabili za ogrevanje sanitarne vode.” Ker je v aluminiju shranjene veliko energije, bi nam ta v kleti zavzel veliko manj prostora kot sekanci, drva ali cisterna s kurilnim oljem.
Med reakcijo nastane tudi aluminijev oksid v obliki belega prahu. “Tega bi potem po koncu kurilne sezone poslali v tovarno, v Sloveniji imamo na primer Talum, in tam bi čez poletje – znova z uporabo zelene energije – iz aluminijevega oksida spet proizvedli aluminij. Izkoristek je v našem primeru okrog 67-odstoten. To pomeni, da za reciklažo aluminijevega oksida potrebujemo 12 enot (zelene) energije, ven pa pridobimo dve enoti električne energije in šest enot toplote.”
Cikel bo tako sklenjen in brezogljičen. “Aluminija imamo ogromno in ga lahko znova in znova recikliramo. Lahko bi uporabili celo pločevinke piva in brezalkoholnih pijač, ob tem bi morali seveda del procesa usmeriti v to, da bi tak aluminij očistili primesi,” dodaja Jerman. Poleg tehničnih vidikov bodo v projektu, ki bo trajal štiri leta, analizirali tudi stroškovno upravičenost in okoljske koristi te zamisli. Raziskovalni projekt REVEAL (več o njem na tej povezavi) podpirata program Evropske unije Horizon ter švicarsko ministrstvo za izobraževanje in raziskave.
Pot od raziskave do toplega doma
Gre seveda šele za prvo, začetno fazo. Pa vendar raziskovalci ne dvomijo, da bo nekoč njihova ideja zaživela v praksi. Jih pa do tja čaka še kar nekaj izzivov. “V veliko primerih, tudi v našem, so te stvari v osnovi raziskane, vemo, kako tak proces poteka v laboratoriju, običajno tu tudi ni nobenih večjih izzivov, saj je zadeva sorazmerno preprosta,” pojasnjuje dr. Blaž Likozar, ki tudi sodeluje pri projektu. “Ko pa želimo tak sistem spraviti na megavatno ali celo gigavatno skalo, se naenkrat srečamo z velikim številom izzivov, ki v laboratoriju niso prišli do izraza. Predvsem, kako tovrstne reaktorje ali sisteme narediti, kako dozirati surovine, kaj narediti s sproščeno ali dovedeno toploto. To so stvari, ki so na majhni skali neopažene, v velikem merilu pa so življenjskega pomena, tudi kar zadeva varnost,” pravi Likozar.
“Na koncu pričakujemo reaktor, ki bo v tej fazi kontinuirano deloval vsaj 4 do 8 ur. Razumeti moramo, da smo se prijavili na razpis, kjer financirajo tehnologije z visokim tveganjem,” razlaga dr. Ivan Jerman, a dodaja, “vsekakor verjamemo, da nam bo uspelo in da bomo čez nekaj let imeli podjetja, ki bodo proizvajala reaktorje, ki jih bomo lahko uporabljali v domovih.”
Na vrhu članka si oglejte video.
Spremljajte N1 na družbenih omrežjih Facebook, Instagram in Twitter.
Kakšno je tvoje mnenje o tem?
Sodeluj v razpravi ali preberi komentarje