Het molecuul maakt het in theorie mogelijk om je huis over 18 jaar(!) met vandaag opgewekte zonne-energie te verwarmen.

Hernieuwbare energiebronnen – zoals wind en zon – hebben de toekomst. Maar ze hebben ook een groot nadeel: de bronnen leveren niet continu dezelfde hoeveelheid energie. Zo levert een zonnepaneel op een zonnige lentedag wellicht veel meer energie op dan nodig is, om vervolgens op een bewolkte winterdag of in de nacht eigenlijk niet aan de vraag te kunnen voldoen. Een windmolen heeft hetzelfde probleem: op winderige herfstdagen wordt er volop energie opgewekt, maar als het windstil is, zitten we met een probleem. In een ideale wereld zouden we de overtollige wind- en zonne-energie die op piekmomenten wordt opgewekt, opslaan, zodat we die op momenten dat het zonnepaneel en de windmolen even niet zoveel kunnen leveren, kunnen gebruiken. Maar het efficiënt opslaan van die energie: dat is een behoorlijke uitdaging.

Molecuul
Maar Zweedse onderzoekers denken nu een manier gevonden te hebben om dat probleem aan te pakken. Ze hebben een speciaal molecuul ontwikkeld waarin zonne-energie kan worden opgeslagen. Het molecuul is gemaakt van koolstof, waterstof en stikstof. En wanneer er zonlicht op valt, verandert het in een energierijk isomeer: een molecuul dat bestaat uit dezelfde atomen, maar waarbij die atomen op een andere manier aan elkaar gebonden zijn. Dit isomeer kan vervolgens in vloeibare vorm worden opgeslagen tot de zonne-energie nodig is.

Achttien jaar
De afgelopen tijd hebben de onderzoekers hard aan het molecuul gewerkt en de nodige vooruitgang geboekt, zo vertelt onderzoeker Kasper Moth-Poulsen. “De energie in dit isomeer kan nu tot wel achttien jaar worden opgeslagen. En wanneer we de energie eraan onttrekken, krijgen we een warmtetoename die veel groter is dan we hadden durven hopen.”

Systeem
Het molecuul staat natuurlijk niet op zichzelf, maar maakt deel uit van een systeem dat de onderzoekers Molecular Solar Thermal Energy Storage (kortweg MOST) noemen. Dit is een circulair systeem dat onder meer bestaat uit een zonnecollector die bijvoorbeeld op het dak van een gebouw kan worden geplaatst. Het molecuul zit in vloeibare vorm in die zonnecollector en vangt aldaar de energie van de zon op. De vloeistof wordt vervolgens op kamertemperatuur opgeslagen, zodat de energie behouden blijft. Wanneer de energie nodig is, kan deze met behulp van een speciaal ontwikkelde katalysator uit de vloeistof gehaald worden. Deze katalysator doet dienst als een soort filter: de vloeistof stroomt er doorheen en zo ontstaat een reactie waarbij de vloeistof opwarmt. Als de vloeistof met een temperatuur van 20 graden Celsius de katalysator ingaat, komt deze er aan de andere kant met een temperatuur van zo’n 83 graden Celsius weer uit. Tegelijkertijd neemt het molecuul de oorspronkelijke vorm weer aan, waarna het hele verhaal weer van voren af aan kan beginnen.

Afbeeldingen: Yen Strandqvist / Chalmers University.

Warmte
In feite wordt zonne-energie dus in het molecuul opgeslagen en in de vorm van warmte weer vrijgegeven. Die warmte kan gebruikt worden om bijvoorbeeld huizen te verwarmen, zo stellen de onderzoekers. “We hebben recent enkele cruciale verbeteringen doorgevoerd en nu hebben we een emissieloos energiesysteem dat het hele jaar door werkt,” aldus Moth-Poulsen.

Maar helemaal tevreden zijn de onderzoekers nog niet. Ze denken dat het mogelijk is om nog meer energie aan het molecuul te ontfutselen. In theorie zou een temperatuurtoename van 110 graden Celsius zelfs tot de mogelijkheden moeten behoren. “We hebben het systeem aan de praat gekregen. Nu moeten we ons ervan verzekeren dat alles optimaal ontworpen is,” zo vertelt Moth-Poulsen over het systeem. Als het meezit, zou het volgens de onderzoekers mogelijk moeten zijn om de technologie binnen tien jaar op de markt te brengen.