Onko termokemiallinen kierto halpa, suuri ja kestävä energiavarasto?

Anonyymi

Uusiutuvan itse tuotetun energian kustannukset laskevat jatkuvasti, mutta varastointitekniikka junnaa käytännössä paikallaan.

Isoilla, kalleilla, saastuttavilla ja kierrätyskelvottomilla litium-ioniakuilla ei näitä ongelmia voida ratkaista, ja niiden taloudellinen tuotanto on myös ironisesti riippuvainen fossiilisista polttoaineista ja epäinhimillisesti tuotetuista resursseista (ei niin paljoa kaikilla Li-ioni kemioilla).

Mutta mitä jos nämä ongelmat olisivat ratkaistavissa huomattavasti yksinkertaisimmilla tekniikoilla?

On olemassa endotermisiä, energiaa varastoivia reaktioita, ja eksotermisiä, energiaa vapauttavia reaktioita, ja aineita joilla nämä reaktiot saadaan tapahtumaan myös käänteisesti lämmön avulla: termokemiallinen kierto. Termokemiallisessa kierrossa ei varastoinnin aikana ole lainkaan lämpöhäviöitä, mutta haittapuolena sähkökin pitää varastoida lämpönä ja vapauttaa lämpövoimakoneen avulla. Se ei kuitenkaan tee termisestä sähkönkään energiavarastosta kelvotonta, kuten Gemasolar-voimalaitos Espanjassa kertoo. Jos termokemiallisen energiavaraston hyötyuhde vaikkapa aurinkosähköstä lämmöksi olisi puolet, olisi mahdollista korvata 10 neliömetrin aurinkopaneelilla 2000 neliömetrin metsän vuotuinen energiantuotanto polttopuun muodossa, olettaen että metsän hyötysuhde on 1/400 aurinkosähkön hyötysuhteesta. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610214005505

Muutama näistä reaktioista voidaan toteuttaa helposti saatavilla olevilla materiaaleilla, mutta älkää kokeilko näitä itse, en ole vastuussa tuloksista. Nämä kemikaalit ovat suhteellisen vaarallisia (tulipalo, syöpyminen ja muuta...):

Esimerkki 1: Kalsiumoksidi reagoi veden kanssa vapauttaen lämpöä. 1 kg vettä reagoi 3.1 kg kalsiumoksidia kanssa, vapauttaen lämpöä 3,54 MJ, eli 983 Wh. Kalsiumoksidi muuttuu tässä raktiossa kalsiumhydroksidiksi (ja turpoaa), mikä voidaan aurinkoenergian tai muun uusiutivan energian avulla lämmittää noin 800 °C, lämpötilaan, mikä vapauttaa veden ja muodostaa jälleen kalsiumoksidia. Aurinkoenergian keräämiseen ei tarvita aurinkopaneelia, vaan esimerkiksi auringonvalon kohdistus yhteen pisteeseen useilla peileillä riittää. Energiatiheys on siis noin 250 Wh/kg reagentteja. Tämän reaktion lämpö voidaan vapauttaa myös jopa yli 300 °C lämpötilassa, mikä mahdollistaisi kohtuullisen hyötysuhteen lämpövoimakoneen käytön sähkön tuottamiseen.

Esimerkki 2, mikä ei ole täysin termokemiallinen: Natriummetalli reagoi veden kanssa (reaktio on hyvin voimakas, varsinkin ilmassa, älä missään tapauksessa kokeile itse) muodostaen natriumhydroksidia, vetyä ja lämpöä. Lämpöenergia voidaan käyttää lämmitykseen ja vedyllä voidaan käyttää vaikkapa perinteistä polttomoottoria, kuten tällä videolla tehdään, tosin vetyä vapauttaa veden kanssa reagoiva alumiini, jonka oksidikerros ollaan poistettu natriumhydroksidiliuoksella. https://www.youtube.com/watch?v=7gWxZ2gC-Rc&t=361s

Natrium voidaan palauttaa Castnerin prosessilla takaisin natriummetalliksi uusiutuvalla energialla, tämän videon perusteella onnistuu kotonakin. https://www.youtube.com/watch?v=UlESFXZPTDg

Ongelmana on kuitenkin sähkön varastointi tällä prosessilla, ja saatavilla olevien lämpövoimakoneiden hyötysuhde, mitä tosin kompensoi se, että niitä käytetään off-grid järjestelmissä yleensä talvisin, jolloin hukkalämpö menee lämmitykseen. Lämpövoimakoneista esimerkkejä on TEG, höyrykone, stirlingmoottori ja polttomoottori, joista kolme ensimmäistä sopisivat termokemiallisen energian muuntamiseen sähköksi. Osa näistä on myös rakennettavissa kotona, ja internet on tietty täynnä vinkkejä. Ja niiden rakentaminen voi tietysti olla vaarallista ja tietyissä tapauksissa (ainakin höyrykattila) laitontakin.

2

98

    Vastaukset

    Anonyymi (Kirjaudu / Rekisteröidy)
    5000
    • Anonyymi

      Kotikapasitori olisi aloituksessa ansainnut ihan oman mainintansa !

    • Anonyymi

      Mihin unohtui vanha klassikko, kissasähkö?

    Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.

    Luetuimmat keskustelut

    1. Kirja: Martina Aitolehti näki narkomaani-siskonsa piikitetyn käsivarren: "Sillä hetkellä tajusin..."

      Hyvinvointiyrittäjä ja triatlonisti Martina Aitolehti avautuu rehellisesti mm. pikkusiskonsa-Steffin huumehöyryisestä elämästä uudessa elämäkertakirja
      Kotimaiset julkkisjuorut
      57
      4363
    2. Loiri on kuollut.

      Poistui kuvioista.
      Maailman menoa
      185
      3677
    3. Martinan vastenmielinen menneisyys

      Martinan kirjasta julkaistujen otteiden perusteella hän on vastenmielinen sarjapettäjä ja epävakaa persoona. Kukaan normaali ihminen ei huuda kuutta t
      Kotimaiset julkkisjuorut
      284
      2673
    4. Vesa-Matti Loirin some hiljeni pahaenteisesti - Nyt tuhansilla suomalaisilla vain tämä yksi viesti

      Mikä on sinun suosikkimuistosi Vesa-Matti "Vesku" Loirista? Meneekö se Uuno Turhapuro osastolle, Eino Leinon tulkintaan vai onko se aivan jotain muuta
      Maailman menoa
      63
      2084
    5. Miksi Martina puhuu kirjassaan

      …muunneltua totuutta. Hän ei ole ollut apuvalmentajana hevostallilla nuoruudessaan. Hän on ollut ihan tavallinen tallityttö muiden tallityttöjen jouko
      Kotimaiset julkkisjuorut
      145
      1736
    6. Kiinasta taas uusi virus maailman iloksi

      Kiinassa on tunnistettu uusi Langya henipavirus (LayV), johon on sairastunut jo kymmeniä ihmisiä. Tutkijoiden mukaan virus on todennäköisesti tarttun
      Maailman menoa
      73
      1721
    7. Loiri oli minusta vastenmielinen

      Loirin kaikkea tekemistä leimaa hänen Uuno Turhapuro filminsä. Uuno filmit ovat olleet minulle aina todella vastenmielisiä. Tuo poru
      Maailman menoa
      208
      1176
    8. Parisuhdeodotukset

      Ajattelin ohittaa tämän päiväisen palstahärdellin ja viedä keskustelua alueelle, joka kovasti mietityttää ja joka saa tuntemaan suurehkoa rakkauden va
      Sinkut
      148
      948
    9. Martina - Taistelija (WSOY) on menestyskirja

      Mukavaa luettavaa ja paljon kauniita kuvia Martinasta. Loppukesä menee tämän kirjan parissa.
      Kotimaiset julkkisjuorut
      132
      863
    Aihe