Konstgjord molekyl lagrar solenergi i flytande form

Solens strålar är en energikälla med stor potential. Men solens energi är svår att lagra.

En forskargrupp på Chalmers arbetar med nya metoder för att lagra solenergi. De har utvecklat en teknik som gör det möjligt att omvandla solenergi till kemisk energi som lagras i vätska. Energin går då att både transportera och spara.

Ambitionen är att hitta en metod som inte kräver lika mycket material, eller som klarar sig med mer förnybart material, jämfört med att lagra solenergi i batterier.

– Vårt system har ingen elektronik eller elektricitet och kan vara enklare att skala upp till stor skala. Vi hoppas att vår metod kan bli billigare, berättar Kasper Moth-Poulsen, som leder forskargruppen.

Forskarna har modifierat den konstgjorda molekylen norbornadien så att den förändras när den exponeras för solljus. Då bryts molekylens dubbelbindningar och enkelbindningar bildas. På så sätt lagrar molekylen energin från solens strålar i kemisk form.

När energin ska användas lägger man till en katalysator. Då blir processen omvänd och värme frigörs.

Norbornadien, som är en vätska, har testats ihop med solfångare som värmer vatten. På så sätt kunde 80 procent av solenergin som nådde solfångaren tas till vara.

– Vi kunde lagra 1,1 procent av energin i molekylsystemet och 78,9 procent i varmvattnet, säger Kasper Moth-Poulsen.

Det låter som ett litet tillskott från molekylerna?

– Ja, men i forskningsprojektet försöker vi utveckla det vidare. Vi har gått från 0,01 procent till 1,1 procent på fyra år, så det är en förbättring på 100 gånger. Kan vi förbättra 10 gånger till blir jag jättenöjd, säger Kasper Moth-Poulsen.

När norbornadien tar upp energi från solljuset kan det lagras i rumstemperatur. Till skillnad från uppvärmt vatten krävs ingen utrymmeskrävande isolering. Dessutom har omvandlat norbornadien högre energidensitet än vatten, så vätskan kan lagra mer energi än vatten.

– Vätskan kan lagra energi under lång tid, tar inte mycket plats, och kan frigöra värme när man behöver den, konstaterar Kasper Moth-Poulsen.

När värmen frigörs går norbornadien-molekylen tillbaka till sin ursprungliga form. Därmed kan vätskan återanvändas fler gånger.

– Vi har kört 140 energilagringscykler utan att förlora något material eller se tecken på att molekylerna förlorar sin funktion, berättar Kasper Moth-Poulsen.

Arbetet med att försöka hitta alternativa metoder för att lagra solenergi påbörjades på Chalmers för sex år sedan. Forskarna lyckades år 2013 lagra energi i en molekyl av det dyrbara ämnet rutenium. Nu har forskarna bytt ut rutenium mot norbornadien, som är en billigare kolbaserad molekyl.

Forskargruppens resultat presenteras i det senaste numret av den vetenskapliga tidskriften Energy & Environmental Science.

Här kan du se filmer om tekniken: