Výzkumníci z německého Max-Planck Institutu a Technické univerzity v Eindhovenu zkoumají potenciál železa pro uchovávání energie. Podstatou konceptu je energetické využití železného prachu, jehož spalováním místo oxidu uhličitého vzniká rez. Výzkumný tým pracuje na přesném popsání celého procesu a na nástrojích pro jeho široké průmyslové využití.
Technologie má pomoct s řešením nevyrovnané produkce elektřiny ze solárních a větrných zdrojů. Ty jsou závislé na počasí a v čase výrobní špičky produkují víc energie, než kolik je možné odebrat do sítě bez toho, aby to vychýlilo napětí. Proto se v současnosti výzkum soustředí na různé přístupy k efektivnímu ukládání a přepravy energie. V současnosti existují technologie, například klasické lithium iontové baterie, ukládání do ohřevu vody nebo elektrolýza za vzniku vodíku. Všechny ale mají nějaké limity, ať už v podobě omezeného času, po který zvládnou energii uložit, nebo v podobě vysokých výrobních nákladů.
“Ukládání energie do kovu a její následné uvolnění spalováním, kdykoliv je potřeba, je metoda, která se už dnes používá v leteckých a kosmických technologiích. Cílem našeho výzkumu je přesně popsat celý proces na mikro a nanoškále, včetně toho, jak právě změna mikrostruktury ovlivňuje účinnost celého procesu. Spolu s tím chceme najít způsob, jak minimalizovat energetické ztráty a celý proces uchovávání energie tak udělat cirkulární,” uvedla Laurine Choisez, která patří k hlavním autorům prvního výzkumného reportu z tohoto projektu.
Hledá se cirkulární řešení
Při zpracování železa ze železné rudy se do materiálu běžně ukládá velké množství energie. Myšlenka tedy je, že by se tato energie dala opětovně uvolnit reverzním procesem, tedy přeměnou železa zpět na jeho oxidy. Pak by se do železa mohla ukládat přebytková energie z obnovitelných zdrojů v čase špiček, a naopak v čase výrobních poklesů uvolňovat zpátky a vykrývat tak potřebné napětí v síti. Výzkumníci počítají s tím, že by se zpětná oxidace mohla odehrávat spalováním, jehož odpadním produktem v tomto případě bude rez.
Výzkum se soustředí na zachycení toho, jak se změní mikrostruktura železného prachu po jeho spálení, což má napomoct co nejefektivnějšímu designu spalovacího procesu. Struktura spáleného prachu totiž rozhoduje o tom, jestli s takto zpracovaným kovovým odpadem bude možné dál pracovat, především z něj znovu vyrobit železo. Cílem výzkumu je najít takový postup, který by byl plně cirkulární, tedy nevyžadoval žádný další materiál nebo dodatečnou energii.
Výzkumníci porovnávali dvě metody spalování železa, jedna pracuje jen s železným prachem jako palivem, druhá je pak posílená zažehávacím plamenem. Jejich data ukazují, že technologie spalování má dopad na mikrostrukturu odpadu, který spálením vznikne. “V současnosti pracujeme na tom, aby bylo možné celý technologický postup uvést do široké průmyslové praxe, což vyžaduje přesný popis metody spalování, jako je teplota nebo vhodná velikost částic,” vysvětluje Niek E. van Rooij z Technologické univerzity v Eindhovenu a spoluautor reportu.
