Švicarska svoje emisije stakleničkih plinova namjerava svesti na neto nulu do 2050. Dotad bi fotonaponski sustavi trebali zadovoljiti više od 40 posto tamošnjih potreba za električnom energijom, a zimski jaz zbog manjka sunčanih dana nadoknadio bi se kombinacijom uvoza energije, korištenja snage vjetra i hidroenergije te alpskih solarnih elektrana i elektrana na plin.

Tehnologija parnog glačanja

Potreba za uvozom i plinskim elektranama mogla bi se smanjiti proizvodnjom vodika iz jeftine solarne energije ljeti koja bi se zimi pretvarala u električnu energiju. Međutim, vodik je vrlo zapaljiv, izuzetno hlapljiv i mnoge materijale čini lomljivima. Skladištenje zahtijeva posebne spremnike pod tlakom i tehnologiju hlađenja koja pak zahtijeva mnogo energije. Uz to, spremnici vodika nisu potpuno nepropusni, što šteti okolišu i povećava troškove.

No, sad su istraživači ETH Zurich razvili daleko sigurniju i jeftiniju tehnologiju sezonskog skladištenja vodika. Pritom su se koristili dobro poznatom tehnologijom glačanja na paru i četvrtim najzastupljenijim elementom na Zemlji: željezom.

Skladištenje kemikalija

Višak solarne energije u ljetnim mjesecima može se koristiti za razdvajanje vode za proizvodnju vodika. Taj se vodik zatim dovodi u reaktor od nehrđajućeg čelika ispunjen prirodnom željeznom rudom na 400°C. Ondje vodik izvlači kisik iz željezne rude što rezultira elementarnim željezom i vodom.

"Ovaj kemijski proces sličan je punjenju baterije. To znači da se energija u vodiku može pohraniti kao željezo i voda gotovo bez gubitaka", objašnjavaju istraživači u radu koji objavljuje Sustainable Energy & Fuels. A kad zimi ustreba energije, proces se preokreće: u reaktor se uvodi vruća para kako bi se željezo i voda pretvorili natrag u željezni oksid i vodik koji se potom može pretvoriti u električnu energiju ili toplinu u plinskoj turbini ili gorivnoj ćeliji. 

Testiranja reaktora

Željezna rudača lako je nabavljiva u velikim količinama i ne traži obradu prije stavljanja u reaktor koji, kažu, ne mora ispunjavati posebne sigurnosne zahtjeve. Sastoji se od stijenki od nehrđajućeg čelika debljine 6 milimetara. Reakcija se odvija pri normalnom tlaku, a kapacitet skladištenja povećava se sa svakim ciklusom. Nakon što se napuni željeznim oksidom, reaktor se može ponovno koristiti bez zamjene sadržaja, kažu istraživači koji su izračunali da bi ova tehnologija pohrane bila deset puta jeftinija od postojećih metoda.

Istraživači su mogućnosti skladištenja ispitali u kampusu Hönggerberg gdje su tri reaktora od nehrđajućeg čelika kapaciteta 1,4 kubičnih metara napunili s po 2-3 tone neobrađene željezne rudače. Ovo postrojenje može pohraniti oko 10 megavat sati vodika i dati između 4 i 6 megavat sati energije. To je dovoljno da namiri potražnju za električnom energijom tri do pet švicarskih obiteljskih kuća. Istraživači sad žele proširiti sustav tako da do 2026. kampus zadovoljava petinu zimskih potreba za električnom energijom koristeći vlastitu solarnu energiju prikupljenu tijekom ljeta.