Een klassieke energiecentrale werkt met een warmtebron die water verwarmt. Het water wordt stoom en de stoom drijft een soort grote dynamo aan die elektriciteit opwekt. Simpel en efficiënt: de beste van deze systemen zetten wel 60 procent van de energie in een brandstof om in elektriciteit. Maar de dagelijkse praktijk laat zien dat zulke toppen zelden gehaald worden. De gemiddelde efficiency van een elektriciteitscentrale ligt rond de 35 procent.
Zonnecel voor warmte
Reden voor onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) om te kijken naar alternatieve manieren om warmte om te zetten in stroom. De beste kandidaat is een soort zonnecel, maar dan voor warmte. De opbouw van zo’n apparaat is dezelfde als van zonnepanelen, maar met andere materialen. Twee laagjes van legeringen (mengsels van metalen) houden alle energiedeeltjes die uit de warmtebron ontsnappen vast en zetten het om in stroom. Een laagje goud bovenop kaatst eventueel ontsnapte deeltjes terug.
Door dit ontwerp haalt deze thermo-zonnechip een efficiency van 40 procent. Dat is een record voor dit soort apparaatjes, die normaal bij 20 procent blijven hangen. Het MIT hoopt dat de hogere opbrengst de chip laat concurreren met de normale turbinesystemen.
Lees ook: 7 creatieve manieren om duurzame stroom op te wekken
Geen bewegende delen
Een chipsysteem heeft namelijk voordelen. Er zijn bijvoorbeeld geen ronddraaiende onderdelen, en daarmee zijn de onderhoudskosten veel lager. Ook hoeft een energiecentrale vol thermo-chips minder vaak stil te staan voor onderhoud.
Maar het échte voordeel zit hem in energieopslag, denkt het MIT. De chip kan namelijk aangepast worden zodat hij ook bij heel hoge temperaturen nog warmte in elektriciteit omzet. Dat kan een klassieke stoomturbine niet; die geeft er boven de 2.000 graden de brui aan.
Batterijen van potloodspul
Omdat een chip hogere temperaturen aankan, kun je hem gebruiken om de energie in warmtebatterijen terug om te zetten in stroom. Warmtebatterijen zijn grote zwaar geïsoleerde dingen waarin warmte langere tijd blijft zitten. Het MIT ziet potentie in batterijen voorzien van grafiet, het materiaal dat ook in potloden zit. Grafiet houdt de warmte lang vast, mits goed geïsoleerd. De warmte kan naar de chip vloeien, die er vervolgens stroom uithaalt.
Hoofdonderzoeker Asegun Henry zegt in een bericht van het MIT dat er in de toekomst grote, op temperatuur gehouden pakhuizen zullen zijn vol met dit soort batterij-chipsystemen. Overtollige zonne-energie wordt in de warmtebatterijen gepompt, en de chips halen de warmte er weer uit als stroom.
Om dit alles ook maar een beetje realistisch te maken, moet het MIT nog veel werk verzetten. De chip die de onderzoekers in het lab maakten is een vierkante centimeter. Henry denkt dat er chipsystemen van 1.000 vierkante meter nodig zijn om het bruikbaar te maken als energie-opslag en -omzetsysteem.
Schrijf je in voor onze Newsbreak: iedere dag rond 12 uur het laatste nieuws
Wil jij iedere middag rond 12 uur het laatste nieuws over duurzaamheid ontvangen? Dat kan! Schrijf je hier in voor onze Newsbreak.
