Norweska Rada Badawcza jest autorem pierwszego w historii konkursu na projekty określane mianem „wysokiego ryzyka” i jednocześnie „wysokiego zysku” w obszarze energii odnawialnej.Z 49 zgłoszonych projektów wybrano cztery, które otrzymają 35 mln koron norweskich. Wybrane projekty przyczynią się do rozwoju nowych technologii wykorzystywanych w bateriach, ogniwach słonecznych oraz przy produkcji paliw. Rozwijane technologie pomogą także umożliwić wytwarzanie nawozów z dwutlenku węgla i powietrza.
Rozszerzanie spektrum energii słonecznej
Projekty badawcze wysokiego ryzyka będą realizowane w dwóch etapach. Na pierwszym etapie ustalone zostanie, czy dany projekt może być rozwijany na kolejnym poziomie, co oznacza, że całkowity czas realizacji każdego z projektów może wynieść do czterech lat.
Jeden z projektów dotyczy możliwości odzyskiwania energii z trzech pasm światła słonecznego – a nie tylko z jednego, co ma miejsce dziś – za pomocą udoskonalonego węglika krzemu w formie kostki sześciennej. Ole Martin Løvvik, starszy badacz z SINTEF Materials and Chemistry w Oslo, kieruje 10-osobowym zespołem obejmującym badaczy i przedstawicieli przemysłu, którego celem jest faktyczne a nie tylko teoretyczne zademonstrowanie po raz pierwszy technologii pasma pośredniego na tym nowym materiale.
„Aby elektrony uwolniły energię, częstotliwość światła musi być powyżej określonego progu”, mówi Løvvik. „Światło słoneczne ma bardzo różną energię, część jest zdecydowanie zbyt wysoka, dlatego się marnuje, a część zbyt niska.”
Rada Naukowa przyznała realizowanemu przez tę grupę projektowi „Efektywne wykorzystanie słońca dzięki pasmu pośredniemu w węgliku krzemu“ do 7 mln koron przez okres 4 lat. Zespół ma dwa lata na to, aby pokazać, że odniósł sukces – w przeciwnym razie ryzykuje wykluczenie z prowadzonego przez Radę nowego programu finansowania.
Celem badaczy z SINTEF Materials and Chemistry, SINTEF ICT oraz Uniwersytetu Oslo jest zastosowanie udoskonalonej wersji węglika krzemu, aby możliwe było wykorzystanie pasma pośredniego. Løvvik twierdzi, że może to teoretycznie zwiększyć wydajność ogniwa słonecznego do poziomu przekraczającego 62%, co o połowę zmniejszy jego koszt w porównaniu z tradycyjnym ogniwem.
Przekształcanie azotu w nawozy
Celem kolejnego projektu jest wykorzystanie słońca w zupełnie nowy sposób: do rozbicia cząsteczek azotu przy wykorzystaniu energii odnawialnej w „zimnym“ procesie. Badacze z Uniwersytetu Oslo wraz z SINTEF i Norweskim Uniwersytetem Nauki i Technologii w Trondheim (NTNU) prowadzą prace nad wartym 12 mln koron projektem „Nowe koncepcje fotoelektrokatalityczne wykorzystywane na potrzeby przekształcenia wody, dwutlenku węgla i azotu w paliwa i nawozy“.
Projekt ma udowodnić, że istnieje możliwość wykorzystania dodatkowej energii z sieci tworzonej przez panele słoneczne i wiatraki oraz ze światła słonecznego, aby aktywować azot w procesie fotochemicznym. Jednym z potencjalnych produktów jest amoniak, będący kluczowym składnikiem nawozów. Aktualnie branża nawozów sztucznych wytwarza amoniak poprzez podgrzewanie cząsteczek azotu do kilkuset stopni Celsjusza. „Mamy zamiar podawać energię na zimno“, mówi Truls Norby, profesor chemii na Uniwersytecie Oslo, który kieruje nowym projektem finansowanym przez Radę Naukową. I dodaje: „Nikt tego do tej pory nie robił w ten sposób, dlatego zaczynamy od samego początku”.
Istnieje przekonanie, że projekt ten obarczony jest dużym ryzykiem. Rozbicie cząsteczki azotu wymaga dostarczenia dużej ilości energii, a dokonanie tego w sposób wydajny i tani jest uznawane w kręgach naukowych za „Święty Graal”. Jednak gdyby się to udało, proces mógłby mieć wiele zastosowań. Innowacyjny sposób aktywowania azotu mógłby zostać wykorzystany, aby umożliwić drobnym producentom rolnym w krajach trzeciego świata produkcję własnych nawozów przy wykorzystaniu światła słonecznego i obficie występującego w powietrzu azotu.
Koncepcja ta mogłaby skłonić firmy produkujące nawozy do odejścia od paliw kopalnych na rzecz energii odnawialnej. Technologia ta mogłaby także prowadzić do opracowania przyjaznych środowisku rozwiązań dla branż zużywających duże ilości energii. Na przykład gazy powstające podczas pracy cementowni można byłoby wykorzystać do produkcji paliw i nawozów.
„W godzinach, w których wiatr jest najsilniejszy a słońce świeci najmocniej, byłoby zbyt dużo energii elektrycznej pochodzącej ze źródeł odnawialnych“, mówi Norby. „Nie ma niczego lepszego niż produkcja substancji o wysokiej energii, takich jak wodór czy amoniak. Można dzięki temu magazynować energię w przydatnych substancjach chemicznych”.
