Kada je Kira Rehfeld ,fizičarka sa Univerziteta Heidelberg, koja se specijalizovala za zaštitu životne sredine posetila Antarktik radi svojih istraživanja, pogodilo ju je intenzivno svetlo.
„Leti je uvek svetlo. Ovo zračenje Sunca bi se, zapravo, moglo koristiti za snabdevanje energijom istraživačke infrastrukture", rekla je fizičarka.
Međutim, generatore, motore i grejače u ovim udaljenim regionima do sada su uglavnom napajala fosilna goriva isporučena brodom, poput nafte ili benzina, koja uzrokuju globalno zagrevanje. Pored visokih ekonomskih troškova, zagađenja čak i najmanjih izlivanja nafte u okean, takođe je glavni problem koji preti posebno osetljivom ekosistemu.
Fosilna goriva bi mogla da budu zamenjena vodonikom, svestranim energetskim medijem, koji se, pored tog,a može izuzetno dobro čuvati na niskim temperaturama.
„Naša ideja je bila da zato koristimo solarne module za proizvodnju klimatski neutralnog vodonika na određenim lokacijima tokom antarktičkog leta, cepanjem vode na vodonik i kiseonik elektrolizom“, kaže Matthias M. May, postdoktorand na berlinskom Institutu za solarna goriva Helmholtz-Zentrum.
Rehfeld i May su se prijavili za finansiranje od Volksvagen fondacije da bi istražili da li se vodonik može generisati pomoću sunčeve svetlosti, čak i pri temperaturama ispod nule, i koja metoda je za to najpogodnija. Niske temperature mogu znatno smanjiti efikasnost elektrolize, iako hladnoća, zapravo, povećava efikasnost većine solarnih modula.
May i njegov kolega iz HZB-a, Moritz Kolbach, sada su empirijski uporedili dva različita pristupa: konvencionalnu postavku, u kojoj je fotonaponski modul termički i fizički odvojen od rezervoara za elektrolizu i noviji pristup, gde je termički povezana instalacija, u kojoj je fotonaponski modul u blizini kontakta sa zidom rezervoara za elektrolizu, podstičući toplotnu difuziju.
Da bi simulirao antarktičke uslove Kolbach je nabavio zamrzivač, isekao rupu na vratima, instalirao kvarcni prozor i osvetlio unutrašnjost ormana simuliranom sunčevom svetlošću. Napunio je posudu za elektrolizu sa 30 procenata sumporne kiseline, koja ima tačku zamrzavanja na oko -35 stepeni Celzijusa i dobro provodi električnu energiju.
Kolbach je zatim postavio eksperimentalne ćelije i izvršio seriju merenja. Tokom rada postalo je očigledno da ćelija sa termički povezanim PV modulima proizvodi relativno više vodonika, jer osvetljeni PV moduli prenose svoju otpadnu toplotu direktno na elektrolizator.
„Čak smo uspeli da povećamo efikasnost dodavanjem dodatne toplotne izolacije u elektrolizatoru. Kao rezultat toga, temperatura elektrolita se tokom osvetljenja popela sa -20 na čak 13,5 stepeni Celzijusa”, kaže Kelbah.
Rezultati ove studije potvrđuju da termički povezani sistemi imaju potencijalno veću efikasnost od termički nevezanih. Međutim, ostaje da se vidi da li se ove prednosti mogu ekonomski iskoristiti.
„Stoga, u sledećoj fazi želimo da testiramo prototipe pod realnim uslovima. To će sigurno biti uzbudljivo i trenutno tražimo partnere za ovo”, kaže May.
Lokalno generisani solarni vodonik mogao bi biti opcija za zamenu fosilnih goriva i eliminisanje opasnosti od zagađenja po životnu sredinu i emisije CO2, ne samo na Južnom polu, već i u drugim izuzetno hladnim i retko naseljenim regionima sveta. To bi moglo uključiti visoke Alpe, Kanadu i Aljasku, Ande i druge planinske regije poput Himalaja.
„Možda će vodonik generisan solarnom energijom u početku biti ekonomski održiv u ovakvim udaljenim regionima sveta“, kaže May, podsećajući na trijumfalni napredak fotonaponskih sistema, koji su prvi put napajali satelite u svemiru pre oko 60 godina.
Izvor: ScienceDaily
