A német Fraunhofer intézet olyan kombinált napelem-technológiát fejlesztett, amely minimalizálja az energiaveszteséget, közben a napsugárzás közel harmadát alakítja üzemanyaggá.
Az emberiség régóta kutatja, hogy miként váltható ki a környezetszennyező fosszilis energiahordozók használata a közlekedésben és az iparban. A megoldást jelentő zöld hidrogén előállítása eddig jelentős energiaveszteséggel járt, mivel a napmodulok által termelt áramot bonyolult rendszereken keresztül kellett elvezetni a vízbontást végző berendezésekhez. A Fraunhofer Napenergia-rendszerek Intézetének munkatársai most áttörést értek el.
Olyan integrált modult alkottak, amely közvetítő egységek nélkül, a helyszínen alakítja kémiai energiává a fényt.
A fejlesztés alapját a koncentrált fotovoltaika adja. A kutatók Fresnel-lencsék segítségével apró, de rendkívül nagy hatásfokú, úgynevezett III-V típusú többrétegű napelemekre fókuszálják a közvetlen napfényt. Ezek az eszközök képesek négy volt feletti üresjárati feszültség biztosítására, ami elengedhetetlen a vízmolekulák hatékony szétbontásához.
„A hidrogén előállításához ezeket a napelemeket közvetlenül két, sorba kapcsolt PEM elektrolizáló cella katódjához és anódjához csatlakoztattuk, így tökéletes összhangot teremtettünk a két eszköz elektromos jellemzői között” – nyilatkozta Dr. Tom Smolinka, a Fraunhofer Napenergia-rendszerek Intézetének osztályvezetője.
Új távlatok hidrogén termelésére, űrtechnológiával
A kísérlet során alkalmazott III–V napelemek nem számítanak ismeretlennek a tudomány számára, hiszen megbízhatóságuk és nagy teljesítményük miatt évek óta használják őket az űrkutatásban. A földfelszíni alkalmazásuk viszont a koncentrált napelemes modulok révén válik gazdaságossá, ahol a lencsék segítségével kis felületen is nagy energiasűrűség érhető el. A kutatócsapat kültéri körülmények között végzett tesztjei során a 64 négyzetcentiméteres lencsefelülettel rendelkező demonstrációs egység a napenergia 31,3 százalékát alakította át kémiai energiává.
„Az általunk kifejlesztett egységekhez úgynevezett koncentrált fotovoltaikát használunk” – magyarázta a fejlesztési projekt vezetője. Dr. Juan Francisco Martínez Sánchez kiemelte: a rendszer közvetlenül hidrogéntermelésre fordítja a napfényt, elkerülve az elektromos hálózatba táplálás vagy az átalakítás során fellépő szokásos veszteségeket.
Piaci bevezetés – idővel
Bár a technológiai demonstráció egyértelmű sikert hozott, a lakossági és ipari felhasználásig még hosszú az út – ismerték be a tudósok. A berendezés jelenleg fejlesztési fázisban van, ezért a Fraunhofer munkatársai befektetőket keresnek, hogy a technológiát kereskedelmi alapokra helyezzék, illetve alapítsanak a terjesztéshez egy spin-off céget.
„Az új rekordunk azt bizonyítja, hogy közvetlenül a napfényből is rendíthetetlenül és hatékonyan állítható elő a hidrogén” – hangsúlyozta Dr. Frank Dimroth, a szervezet részlegvezetője. Hozzátette: mivel a fejlesztés még korai szakaszban jár, jelenleg nehéz pontosan megjósolni, hogy mikor jelenhetnek meg a piacon a megoldásuk versenyképes, sorozatgyártott rendszerei. A kutatók célja most a koncepció továbbfejlesztése és a skálázás lehetőségeinek vizsgálata.
Címlapkép: Asia Chang / Unsplash
„A Roszatom Műszaki Akadémián képzett szakemberek már most olyan kompetenciákat sajátítottak el, amelyekre az erőművi blokkok üzembe helyezésének minden szakaszában szükség lesz.”