Na horyzoncie pojawia się jednak interesujące rozwiązanie, które może zrewolucjonizować podejście do magazynowania ciepła. Prace nad nim prowadzą naukowcy z norweskiego instytutu SINTEF oraz szwajcarska firma COWA Thermal Solutions.
Hydraty soli zastępują wodę
Sercem nowego systemu nie jest woda, a specjalne hydraty soli. To materiały zmiennofazowe, które magazynują energię na zupełnie innej zasadzie. Podgrzane do odpowiedniej temperatury przechodzą ze stanu stałego w ciekły, pochłaniając przy tym bardzo duże ilości ciepła. Proces jest odwracalny – gdy materiał stygnie i krzepnie, oddaje zgromadzoną energię.
Czytaj także: Chińska pompa ciepła przekracza kolejną granicę. Koniec węgla w hutnictwie jest teraz bliżej niż kiedykolwiek wcześniej
Te związki chemiczne, które nie mają wiele wspólnego ze zwykłą solą kuchenną, działają jak swoiste gąbki energetyczne. W tej samej objętości mogą przechować znacznie więcej energii niż woda, a przy tym dłużej utrzymują stałą temperaturę. Co istotne, są one bezpieczne w domowym użyciu – niepalne, nietoksyczne i względnie tanie.
Inteligentne zarządzanie energią
Cały system zaprojektowano z myślą o elastyczności. Baterię termiczną można ładować wtedy, gdy energia elektryczna jest najtańsza, na przykład w nocy lub w słoneczny dzień, gdy domowa fotowoltaika produkuje nadwyżki. Zgromadzone w ten sposób ciepło jest dostępne na żądanie, niezależnie od aktualnych stawek za prąd.
Taka strategia przekłada się na realne oszczędności. Zamiast uruchamiać pompę ciepła w szczycie energetycznym, mieszkańcy korzystają z zapasu nagromadzonego wcześniej. System samodzielnie optymalizuje pracę, dostosowując się do zmiennych taryf i warunków pogodowych.
Skok wydajności dzięki aluminium z recyklingu
Nie od początku wszystko było takie proste. Pierwsze prototypy nie były pozbawione wad. Ich wydajność sięgała zaledwie 65%, a proces ładowania i rozładowywania trwał zbyt długo. Przełom nastąpił, gdy naukowcy z SINTEF wpadli na pomysł wykorzystania żeberek chłodzących z aluminium pochodzącego z recyklingu.
Aluminium doskonale przewodzi ciepło, jest lekkie i łatwe w obróbce. Jego użycie w formie surowca wtórnego obniża koszty oraz ślad środowiskowy produkcji, wpisując się w idee gospodarki o obiegu zamkniętym. Materiał ten ma jednak swoją słabość – jest podatny na korozję, zwłaszcza w agresywnym otoczeniu hydratów soli.
Problem rozwiązano, stosując powłokę PEO, czyli plazmową elektrolityczną oksydację. Tworzy ona na powierzchni metalu cienką, ceramiczną warstwę ochronną, podobną do tej stosowanej w nowoczesnych patelniach. Efekt przerósł oczekiwania. Wydajność baterii wzrosła do 85%, czas ładowania skrócił się o ponad 70%, a oddawania ciepła – o ponad 80%. System reaguje więc niemal natychmiastowo.
Projekt Sure2Coat i europejska współpraca
Badania nad bateriami termicznymi są częścią szerszego, europejskiego projektu Sure2Coat. Uczestniczy w nim 14 partnerów z przemysłu i instytutów badawczych z siedmiu krajów. Głównym celem jest opracowanie zaawansowanych metod powlekania metali, które ograniczą zużycie energii i emisje w procesach produkcyjnych.
W ramach konsorcjum obowiązki podzielono. Firma COWA Thermal Solutions skupiła się na udoskonaleniu samych hydratów soli, dodając do nich stabilizatory, które mają zapewnić niezawodność przez dziesiątki lat. Zespół SINTEF optymalizował zaś konstrukcję wymiennika ciepła i całej baterii. Taki podział zadań przyspieszył prace.
Projekt testuje rozwiązania w trzech kluczowych obszarach: w skrzyniach biegów, podgrzewaczach wody gazowych oraz właśnie w magazynach ciepła. Każdy z nich ma potencjał, by znacząco obniżyć zużycie energii w europejskim przemyśle.
Przyszłość ogrzewania domów
Technologia baterii termicznych, choć wciąż w fazie rozwojowej, rysuje interesującą wizję przyszłości domowego ogrzewania. Pozwala ona oddzielić moment wytworzenia ciepła od momentu jego zużycia, co jest kluczowe w systemach z dużą ilością energii odnawialnej. Dla użytkownika oznacza to wyższy komfort – ciepła woda dostępna jest od ręki, bez czekania na rozruch pompy.
Czytaj także: Przełomowe odkrycie dla starych domów w całej Europie. Pompy ciepła działają lepiej niż myśleliśmy
Najbardziej zachęcający jest jednak kompaktowy rozmiar całego rozwiązania, który ma być nawet czterokrotnie mniejszy od standardowego zbiornika buforowego. To argument, który może przekonać wielu inwestorów. Podobne systemy, tyle że w większej skali, opracowuje już między innymi firma Cartesian dla budynków komercyjnych.
Czy termiczne baterie na dobre zagoszczą w naszych domach? Na papierze wygląda to bardzo obiecująco, zwłaszcza dzięki postępowi w wydajności i bezpieczeństwie materiałów. Ostatecznym testem będą jednak długotrwałe, realne eksploatacje. Jeśli technologia potwierdzi swoją trwałość i opłacalność, może stać się istotnym elementem układanki w drodze do bardziej efektywnych i samowystarczalnych domów.