Amerykańska rewolucja energetyczna

Jest wielce prawdopodobne, że historia światowej energetyki dzień 25 sierpnia 2020 r. zapisze jako kolejny przełom, który został dokonany w tej dziedzinie. Tego właśnie dnia, zajmujący się zieloną energią kalifornijski startup Pleasanton, ogłosił wyniki swoich badań nad skonstruowaniem nano – diamentowej baterii (NDB). Energetyczne znaczenie tej baterii dla ekonomii i rozwoju cywilizacji na naszym globie można porównać do pierwszej lokomotywy na parę wodną, pierwszego samolotu, czy też pierwszej elektrowni jądrowej.

Skonstruowanie pierwszego mini reaktora jądrowego w postaci tego rodzaju baterii powoduje, że czas jej eksploatacji bez ładowania w zależności od skali poboru energii, ocenia się na dziesiątki, setki, a nawet tysiące lat. Wprowadzenie na rynek tak skonstruowanych baterii o ich dowolnej mocy odsuwa w cień wszystkie dotychczas eksploatowane surowce kopalne, a przede wszystkim węgiel kamienny, ropę naftową i gaz ziemny. Oczywiście wraz z wprowadzeniem baterii NDB do powszechnego użytku, surowce te nadal będą jeszcze eksploatowane, ale ich rola w światowej gospodarce będzie coraz bardziej marginalizowana. Spowoduje to również daleko posuniętą redukcję nie tylko samych elektrowni na paliwa kopalne, ale też niepotrzebne staną się setki tysiące kilometrów wszelkich podziemnych i napowietrznych linii wysokiego i niskiego napięcia. Ten sam los prawdopodobnie spotka wszystkie rurociągi energetyczne przesyłające na tysiące kilometrów gaz i ropę naftową. Stanie się to na skutek zamontowania dowolnej wielkości baterii NDB w każdym domu, w zakładzie produkcyjnym i urządzeniach transportu zarówno lotniczego, morskiego, jak i kolejowego oraz samochodowego..

REKLAMA/Advertisement

Czy jest to możliwe?

Sceptycy powątpiewają w skalę i możliwości zastosowania tego rodzaju baterii. Natomiast jej twórcy doskonale zdają sobie sprawę z przełomowego charakteru swego odkrycia. Powszechne zastosowanie tej baterii w praktyce wyeliminuje z rynku tysiące wielkich elektrowni na węgiel kamienny, brunatny, ropę naftową i gaz ziemny. Jest to rynek pracy zatrudniający obecnie miliony pracowników. To samo dotyczy sieci przesyłowych i rurociągów. Jest jasne, że biznes ten poczyni wszelkie starania, aby baterie te nie wyeliminowały go ze światowego rynku energetycznego. Być może, że jeszcze na początku XXI wieku było to możliwe, kiedy wydawało się, że globalizacja będzie nadal postępować i obejmie wszystkie kontynenty naszego globu. Tak się jednak nie stało. Odejście od programu globalizacji Stanów Zjednoczonych, a potem rozwój pandemii oraz nasilająca się konkurencja zarówno polityczna, jak i gospodarcza pomiędzy USA i Chinami rozbiła wydawało się dotąd jednolity system gospodarczy świata. W tej sytuacji każda ze stron konfliktu będzie chciała uzyskać przewagę energetyczną, co jest dobrą prognozą dla powszechnego zastosowania tych baterii, mimo perspektywy likwidacji istniejącego dotąd starego typu przemysłu energetycznego. W tej sytuacji sprzeciw dla dokończenia realizacji gazowego rurociągu Nord Streem – 2, odniesie niezamierzony sukces, gdyż Rosjanie we własnym interesie mogą zrezygnować z jego dokończenia.

REKLAMA/Advertisement

Recykling odpadów nuklearnych

Najważniejszym elementem konstrukcyjnym nano – diamentowych baterii są dwa jej elementy. Pierwszym jest źródło promieniowania, do którego wykorzystano zużyte i utylizowane grafitowe pręty z elektrowni jądrowych. Silnie napromieniowane same stały się one źródłem promieniowania, Ta ich właściwość została wykorzystana do skonstruowania baterii NDB. Zastosowano tu technologię recyklingu wykorzystując trudne do utylizacji materiały promieniotwórcze do ich powtórnego gospodarczego wykorzystania. Elektrownie nuklearne zachwycone są tym procesem i za zagospodarowanie tych prętów grafitowych gotowe są dopłacać do tego interesu. Tym bardziej, że na bezpieczne ich składowanie wydają one ok. 100 mld USD. Drugim najważniejszym elementem tej baterii jest zapewnienie bezpieczeństwa dla jej użytkowników. Bezpieczeństwo baterii gwarantuje powłoka stworzona z laboratoryjnie uzyskanych diamentów. Wytwarzanie energii opiera się na promieniotwórczym rozpadzie materiałów radioaktywnych alfa i beta. Zastosowana technologia w bardzo bezpieczny sposób hermetyzuje ten proces, co pozwala na jego użycie praktycznie w każdej aplikacji, do której używane są obecnie baterie. Powłoka diamentowa pełni w tym przypadku role radiatora w bezpieczny sposób odprowadzającego ciepło powstające wyniku promieniowania. Diament doskonale nadaje się do tego celu.

REKLAMA/Advertisement

Nic nowego

To prawda stara jak świat, która mówi o tym, że największe odkrycia są czymś powszechnie znanym, widocznym, jednak nie zdefiniowanym. Tylko ludzie obdarzeni zmysłem obserwacji i wyciągania logicznych wniosków z obserwowanych wydarzeń dochodzą do genialnych odkryć i praktycznych ich zastosowań. Autorzy tego rozwiązania twierdzą, że ich bateria od strony wykorzystania promieniotwórczych izotopów nie jest niczym nowym. Istnieje przecież medycyna nuklearna, a pacjenci leczeni są w sposób zarówno skuteczny, jak i bezpieczny. Przy całkiem innych rozwiązaniach technicznych procesy promieniotwórcze w sposób bezpieczny wykorzystane zostały do napędów okrętów podwodnych i lotniskowców. Jeżeli chodzi o zniszczenie baterii i w ten sposób wywołanie zagrożenia, to nie jest to możliwe, przynajmniej w standartowych warunkach ich używania. Diamentowa powłoka nadaje im najwyższą twardość i wytrzymałość. Do ich zniszczenia potrzebne są specjalne narzędzia i lasery, które nie są powszechnie używane tam, gdzie baterie te mają swoje zastosowanie. Jeżeli chodzi o koszta i cenę tych baterii, to są one porównywalne z obecnie używanymi akumulatorami jonowo – litowymi. Dla przykładu bateria do samochodu Tesli kosztuje ok. 10 tys. USD. Po analizie kosztów okazuje się, że bateria typu NDB będzie nieznacznie tańsza w granicach 7 – 8 tys. USD, ale za to jej żywotność będzie wielokrotnie dłuższa.

Od nauki do praktyki Rozwój energetyki opartej na bateriach NDB konkurencyjnie zagrozi też dalszemu rozwojowi OZE. którego istnienie też oparte jest na drogich sieciach przesyłowych. Jeszcze jedną zaletą energetyki opartej na NDB jest zerowa emisja dwutlenku węgla związana z ich produkcją. O tym, że nie jest to tylko ciekawostka naukowa, świadczą podjęte już intensywne starania do ich zastosowania w praktyce. Pandemia spowodowała zamknięcie laboratoriów i ok. pół roku opóźniła zakończenie prac badawczych. Teraz potrzebne jest ok. 6 – 9 miesięcy na sporządzenie komercyjnego prototypu tego rodzaju baterii. Za ok. 2 lata mają być one powszechnie dostępne na rynku. Czy tak się stanie?

Na razie spekulacje związane z rozwojem energetyki opartej na bateriach NDB wydają się mieć charakter podobny do prognozy pogody. Być może, że tak się stanie, ale stuprocentowej pewności nie ma. Na ogół jednak mimo zastrzeżeń dotyczących prognozy pogody, znacząca większość jej odbiorców dostosowuje się do podawanych w niej zaleceń ograniczając w ten sposób do minimum przewidywane straty związane z jej zmianami. Ten sam proces zaufania do energetycznych prognoz związanych z rewolucyjnym charakterem nowych baterii należałoby zapewne zastosować do prognoz związanych zastosowaniem baterii NDB. Po prostu nikt zapewne nie zmierza rezygnować z istniejących elektrowni, sieci energetycznych i rurociągów. Jednak dalekosiężne plany rozwoju krajowej energetyki winne uwzględnić krajowe nakłady na badania i wdrożenia związane z międzynarodową współpracą nad wspomnianymi bateriami. Dobre polsko – amerykańskie stosunki gospodarcze i polityczne współpracę tę powinny znacznie ułatwić. Po prostu polska nauka i technika winna na bieżąco śledzić postępy w tej dziedzinie, tak abyśmy w zakresie nowoczesnych rozwiązań energetycznych nie byli na szarym końcu. Mając to na uwadze rząd nie powinien skąpic nakładów na naukę, a szczególnie na rozwój w tej dziedzinie polsko – amerykańskiej współpracy, która nie może kończyć się tylko na jej militarnych aspektach..

Pewność sukcesu

Amerykańscy konstruktorzy opisanych baterii są pewni swojego sukcesu zarówno w skali swojego kraju, jak i w ich globalnym zastosowaniu. Potwierdzają to w jakiejś mierze liczne wywiady, informacje oraz rozmowy z twórcami tych baterii, które dotychczas ukazały się na ten temat w specjalistycznych mediach USA. Naukowcy innych krajów wydają się być oszołomieni, tak spektakularnym i stosunkowo prostym koncepcyjnie rozwiązaniem swoistego mini reaktora jądrowego dla potrzeb rozproszonej energetyki. Poza materiałami pochodzącymi z USA, żaden jeszcze kraj od strony technologicznej i naukowej nie zajął stanowiska w tej sprawie. Mamy więc szansę, jako pierwsi poprzeć amerykańskich naukowców w tej sprawie, stając się przynajmniej, co do wdrożenia tych baterii pierwszymi ich naukowymi i biznesowymi partnerami.

REKLAMA/Advertisement

Adam Maksymowicz

Adam Maksymowicz – absolwent Wydziału Nauk Przyrodniczych na Uniwersytecie Wrocławskim ze specjalnością geologia. Przez ponad 40 lat pracował w szeregu przedsiębiorstw i instytucji związanych z polskim górnictwem. Pracę zawodową zakończył jako Główny Inżynier w Biurze Zarządu KGHM Polska Miedź S.A. (1994 – 2005). Od 1968 roku publikuje prace naukowe i zawodowe dotyczące swojej specjalności. Zamieszcza liczne publikacje z zakresu biografii gen. Władysława Sikorskiego i Wojciecha Korfantego. Ekspert Instytutu im. Romana Rybarskiego.