Tudi največji skeptiki se danes strinjajo, da se zemeljsko ozračje v zadnjih desetletjih nenavadno hitro segreva. Razlage za ta pojav niso povsem enotne, vsaj del globalnega segrevanja pa gre verjetno na račun nekontrolirane uporabe nekaterih tehnologij. Tako ni dvoma, da sežiganje fosilnih goriv vodi do sproščanja ogljikovega dioksida v atmosfero. Toplogredni učinek slednjega je že ob koncu 19. stoletja dokazal švedski znanstvenik Svante Arrhenius.Danes se zdi, kot da človeštvo njegovim ugotovitvam ni povsem verjelo: celih nadaljnjih 100 let je izvajalo velikanski poskus, v katerem je v ozračje brezskrbno izpuščalo ogljikov dioksid in druge toplogredne pline. Težava je v tem, da je smer takó velikega in dolgotrajnega poskusa zelo težko obrniti. Če smo kaj narobe delali 100 let, bomo najmanj toliko časa porabili tudi za odpravljanje te napake.
Kje so alternative?
Kljub takim svarilom se zdi, da poraba fosilnih goriv ne upada – veliki poskus se torej nadaljuje. Pogosto slišimo izgovor, da smo pravzaprav obsojeni na nadaljnjo uporabo fosilnih goriv, saj enostavno nimamo enakovrednih alternativ. Alternative seveda so, med njimi pa sta najpomembnejši jedrska in sončna energija. Ker smo do jedrske energije včasih nezaupljivi, si poglejmo, kakšen je potencial sončne energije. Prvo dejstvo je, da je količina sončne energije, ki letno doseže Zemljino površino, okoli 10.000-krat večja kot jo v enem letu potrebuje celotno človeštvo. V tem smislu je znana teoretična ocena, da bi lahko s sončno energijo oskrbeli celotni planet, če bi s fotovoltaičnimi paneli prekrili eno samo ameriško zvezno državo (denimo Arizono). Realnost je žal povsem drugačna – izkoriščamo le drobec sončne energije, ki je sicer tehnološko že dosegljiva. Ob upoštevanju vseh mogočih tehničnih in drugih omejitev bi ta trenutek denimo lahko izkoristili okoli 15.000-krat več sončne energije, kot dejansko jo.
Desertec – primer evropske vizije
Potencial sončne energije je torej ogromen in le upati je, da ga bomo karseda hitro začeli izkoriščati. Optimizem vlivajo nekateri novejši, dokaj drzni projekti. Eden takih je Desertec. Gre za evropski konzorcij, ki ga vodi münchenska pozavarovalnica in ima naslednji ključni cilj: po obrobju severne Afrike bi namestili sončne elektrarne, električno energijo pa prepeljali v Evropo po visokonapetostnih enosmernih daljnovodih. Avtomobile bi opremili z zmogljivimi baterijskimi akumulatorji in namesto črpalk z gorivi uvedli »črpalke« s posebnimi električnimi vtičnicami. Sodobni materiali za litijeve baterije namreč omogočijo polnjenje baterij v 10 minutah. V principu bi lahko baterijo napolnili v 10 sekundah, omejitev je v električnih izgubah nanostrukturiranega omrežja. S takó shranjeno energijo že zdaj lahko prevozimo vsaj 100 kilometrov, na obzorju pa je več novih baterijskih materialov, s katerimi se bo ta razdalja vsaj podvojila.
Zanimiv je tudi Desertecov koncept pretvorbe sončne energije v električno. Najelegantnejša se namreč zdi uporaba sončnih celic, ki sončno energijo neposredno pretvarjajo v električno. Pri tem izkoristek ni slab (do okoli 15-odstoten), poleg tega cena sončnih celic nenehno pada. Desertec se kljub temu ni odločil za sončne celice, temveč predlaga na videz nenavaden koncept: sončno energijo bi z zrcali usmerili v rezervoar tekočine, ta bi se uparila in poganjala parno turbino. Izkoristek je skoraj dvakrat večji kot pri sončni celici, tehnologija pa pravzaprav poznana desetletja, a se v javnosti redko omenja.
Kaj lahko ponudimo v Sloveniji?
Na Kemijskem inštitutu se sicer ne lotevamo tako obsežnih projektov kot je Desertec, vendar pa so naše zamisli na posameznih segmentih energijskih raziskav prav tako drzne in nekonvencionalne. Že pred leti smo, denimo, izumili povsem nov baterijski material, ki je bil prvi na svetu, ki je vsaj teoretično omogočal vgradnjo dveh litijev v strukturno enoto aktivnega materiala (dotlej so poznali le strukture z enim vgrajenim litijem). Drznost izuma je bila v tem, da smo kot ogrodje uporabili silikate, ki so znani izolatorji in so dolgo veljali kot povsem neprimerni baterijski materiali. Pred dobrim letom smo izumili drugo skupino novih baterijskih materialov na podlagi titanatov – tudi ti omogočajo vgradnjo dveh litijev v strukturno enoto. Pred pol leta pa smo prijavili patent, v katerem ščitimo vgradnjo litija v organske materiale. Podobno so sicer že poskušali v nekaterih drugih laboratorijih po svetu, vendar se je vselej izkazalo, da je »organski akumulatorček« deloval le nekaj ciklov. V našem primeru pa smo delovanje organskih akumulatorjev stabilizirali tako, da smo organske molekule predhodno pripeli na ustrezne trdne substrate.
Naši izumi so žal precej bolj znani v svetu kot doma. V okviru Evropskega inštituta za baterijske raziskave ALISTORE-ERI vodimo dve tematski skupini, v naši skupini sodelujejo študenti iz Francije, Španije, Tajske, Afrike, imamo skupne doktorande s tujimi univerzami, ipd. Skupaj z najboljšimi laboratoriji razvijamo materiale, ki bodo dostopni v dovolj velikih količinah, in ki bodo dovolj varni za široko uporabo. Navdušenje ob vedno novih spoznanjih in hitrem napredku razvoja novih materialov v Evropi in svetu pa občasno vendarle skali bojazen: Ali bo Slovenija ponovno zamudila vstop v najnovejše strateške segmente raziskav – tokrat na področju energetskih rešitev za prihodnost?
