Onderzoekers achter een energiesysteem dat het mogelijk maakt zonne-energie op te vangen, gedurende achttien jaar op te slaan en vrij te geven waar en wanneer dat nodig is, hebben het systeem nu een stap verder gebracht. Nadat zij eerder hadden aangetoond hoe de energie als warmte kan worden onttrokken, zijn zij er nu in geslaagd het systeem elektriciteit te laten produceren door het aan te sluiten op een thermo-elektrische generator.

Uiteindelijk zou het onderzoek – ontwikkeld aan de Chalmers University of Technology in Zweden – kunnen leiden tot zelfopladende elektronica die op verzoek gebruik maakt van opgeslagen zonne-energie.

Zon op ieder tijdstip
"Dit is een radicaal nieuwe manier om elektriciteit op te wekken uit zonne-energie. Het betekent dat we zonne-energie kunnen gebruiken om elektriciteit te produceren, ongeacht het weer, het tijdstip van de dag, het seizoen of de geografische locatie. Het is een gesloten systeem dat kan werken zonder kooldioxide-emissies te veroorzaken," zegt onderzoeksleider Kasper Moth-Poulsen, hoogleraar aan het departement Chemie en Chemische Technologie van Chalmers.

De nieuwe technologie is gebaseerd op het zonne-energiesysteem MOST – Molecular Solar Thermal Energy Storage Systems, ontwikkeld aan de Chalmers University of Technology. MOST is een gesloten energiesysteem gebaseerd op een speciaal ontworpen molecuul van koolstof, waterstof en stikstof, dat wanneer het door zonlicht wordt geraakt van vorm verandert in een energierijke isomeer – een molecuul dat bestaat uit dezelfde atomen maar op een andere manier bij elkaar gerangschikt is. Het isomeer kan dan in vloeibare vorm worden opgeslagen voor later gebruik wanneer dat nodig is, bijvoorbeeld 's nachts of in de winter.

Achttien jaar
De onderzoekers hebben het systeem zodanig verfijnd dat het nu mogelijk is de energie tot achttien jaar lang op te slaan. Een speciaal ontworpen katalysator geeft de opgeslagen energie vrij in de vorm van warmte, terwijl het molecuul zijn oorspronkelijke vorm terugkrijgt, zodat het vervolgens opnieuw kan worden gebruikt in het verwarmingssysteem. In combinatie met een micrometer-dunne thermo-elektrische generator kan het energiesysteem nu ook op bestelling elektriciteit opwekken.

De nieuwe studie, gepubliceerd in Cell Reports Physical Science en uitgevoerd in samenwerking met onderzoekers in Sjanghai, brengt het zonne-energiesysteem een stap verder. De studie beschrijft hoe het kan worden gecombineerd met een compacte thermo-elektrische generator om zonne-energie om te zetten in elektriciteit.

Ultradunne chip
De Zweedse onderzoekers stuurden hun speciaal ontworpen molecule, geladen met zonne-energie, naar collega's Tao Li en Zhiyu Hu aan de Shanghai Jiao Tong University, waar de energie werd vrijgegeven en omgezet in elektriciteit met behulp van de generator die zij daar ontwikkelden. In wezen werd de Zweedse zonneschijn naar de andere kant van de wereld gestuurd en in China in elektriciteit omgezet.

"De generator is een ultradunne chip die kan worden geïntegreerd in elektronica zoals koptelefoons, slimme horloges en telefoons. Tot nu toe hebben we alleen kleine hoeveelheden elektriciteit opgewekt, maar de nieuwe resultaten laten zien dat het concept echt werkt. Het ziet er veelbelovend uit", zegt onderzoeker Zhihang Wang van de Chalmers University of Technology.

Fossielvrij en emissievrij
Het onderzoek heeft een groot potentieel voor hernieuwbare en emissieloze energieproductie, stellen de onderzoekers. Maar er is volgens hen nog veel onderzoek en ontwikkeling nodig voordat we onze technische gadgets kunnen opladen of onze huizen kunnen verwarmen met de opgeslagen zonne-energie van het systeem.

"Samen met de verschillende onderzoeksgroepen die bij het project betrokken zijn, werken we nu aan de stroomlijning van het systeem. De hoeveelheid elektriciteit of warmte die het kan onttrekken, moet worden verhoogd. Ook al is het energiesysteem gebaseerd op eenvoudige basismaterialen, het moet worden aangepast zodat het voldoende kosteneffectief is om te produceren, en dus op grotere schaal kan worden gelanceerd", zegt Moth-Poulsen.