Energija

Energija je često prva stvar koja nam padne na pamet kada razmišljamo o održivosti. Rastuća potražnja za energijom u svijetu ozbiljan je izazov, i to ne samo u smislu proizvodnje potrebne energije, već i njezine uštede, distribucije i skladištenja.

Od postrojenja za proizvodnju energije do električnih automobila i mobilnih uređaja, prelazak europskog energetskog sektora s uporabe fosilnih goriva na proizvodnju održive energije iziskuje određene tehnološke inovacije.

To obuhvaća baterije koje mogu skladištiti sve veće količine električne energije, pri čemu se istodobno smanjuje njihova masa i troškovi te proizvodnju i prijenos golemih količina zelene električne energije, za koju su potrebne učinkovitije solarne ploče i vjetroturbine. U ovom ćemo dijelu istražiti važnu ulogu nanomaterijala u suočavanju s tim izazovima.

 

Kako se upotrebljavaju nanomaterijali i nanotehnologija?

Nanomaterijali se upotrebljavaju za razvoj postojećih oblika energije iz obnovljivih izvora i za pronalazak novih izvora energije. Trenutačno se provode istraživanja u vezi s učinkovitošću baterija, a zahvaljujući nanomaterijalima njihov vijek trajanja mogao bi se produljiti čak i kada ih se skladišti na duža razdoblja.

Nanotehnolgija također može doprinijeti smanjenju potrošnje energije proizvoda kao što su žarulje, kod kojih bi polimeri na bazi nanotehnologije mogli povećati učinkovitost.

Glavni materijali koji se trenutačno istražuju u području energetike uključuju materijale na bazi grafena, koji su čvršći od čelika i dijamanta, a istodobno iznimno lagani i fleksibilni, netoksične silikonske nanočestice, koje mogu emitirati svjetlost i prenositi energiju te nanocelulozu, organski spoj koji se odlikuje električnom vodljivošću, malom težinom i čvrstoćom.

 

Novi izvori energije iz nanomaterijala: termoćelije

Termoćelije su novi izvori energije koji se sastoje od elektroda izrađenih od ugljikovih nanocijevi s ciljem prikupljanja toplinske energije niske temperature. Zahvaljujući svojstvima ugljikovih nanocijevi, termoćelije mogu neprekidno proizvoditi električnu energiju.

U budućnosti bi se mogle upotrebljavati za proizvodnju električne energije iz topline koju odbacuju kemijska postrojenja, automobili i solarne elektrane kako bi se energija uštedjela i održivije koristila.

 

Razvoj energije vjetra i solarne energije

Brzo prihvaćanje energije vjetra i solarne energije daje nadu da bi EU i svijet mogli ubrzati prelazak s ovisnosti o fosilnim gorivima. Troškovi obiju tehnologija proteklih su se desetljeća smanjili, dok se njihova učinkovitost povećala. Nanomaterijali su imali važnu ulogu u tom procesu, a očekuje se da će u narednim godinama doprinijeti daljnjem smanjenju troškova i povećanju učinkovitosti.

 

Solarna energija

Na tržištu trenutačno dominiraju solarne ploče od kristalnog silicija, poznate i kao fotonaponske ćelije. Iako mogu biti iznimno učinkovite, imaju i određena ograničenja. Nanotehnologija otvara vrata drugim tehnologijama kao što su tankoslojne solarne ploče od nanokristalnog silicija, solarne ploče na bazi fotoosjetljivih bojila s nanočesticama titanijeva dioksida ili solarne ploče u kojima se upotrebljavaju kvantne točke.

S pomoću nanočestica mogu se smanjiti troškovi proizvodnje i ugradnje solarnih ploča, zbog čega bi njihova uporaba u industrijskom sektoru i široj javnosti postala povoljnija.

U svrhu skladištenja energije, koje je jedno od glavnih izazova u području solarne energije, ispituju se poluvodičke nanožice, koje zbog svoje jedinstvene sposobnosti apsorpcije svjetlosti mogu skladištiti veće količine energije nego ostali materijali.

 

Energija vjetra

Nanomaterijali se mogu upotrebljavati i za poboljšanje učinkovitosti energije vjetra. Primjerice, ugljikove nanocijevi upotrebljavaju se za izradu lopatica vjetroturbina, koje su zbog toga lakše i čvršće. Budući da su lopatice lakše, mogu biti većih dimenzija i slijedom toga proizvoditi veće količine energije.