Gerald Schut
Energieopslag in gloeiend, gesmolten silicium zou wel eens dé oplossing kunnen zijn om op grote schaal wisselvallige duurzame energiebronnen aan het stroomnet toe te voegen. Onderzoekers van MIT hebben in het wetenschappelijke tijdschrift Energy and Environmental Science een ontwerp gepresenteerd om overtollige stroom als witheet silicium van 2.370 °C in enorme vaten op te slaan. Dit zou twee keer zo goedkoop zijn als pompcentrales, nu nog de goedkoopste grootschalige energieopslag.
Het ontwerp is eigenlijk bijvangst van onderzoek om het rendement van zonthermische centrales te verhogen. Daarbij wordt warmte opgeslagen in gesmolten zouten van ruim 500 °C. Warmer kan niet, want dan zouden de stalen vaten waarin de zouten zijn opgeslagen gaan corroderen. Om het rendement van de centrales te verhogen is opslag bij hogere temperatuur van belang. Daarom ging MIT op zoek naar andere materialen. Ze kwamen uit op het halfmetaal silicium, na ijzer en zuurstof het meest voorkomende element op aarde, dat zeer hoge temperaturen aankan.
Het team ontwierp een systeem met 10 m brede tanks van grafiet met daarin ‘koud’ silicium van 1.930 °C. Overtollige elektriciteit kan dit opwarmen tot 2.370 °C. Als er elektriciteit nodig is, zou deze withete vloeistof door een leidingstelsel stromen waarbij het licht geeft. Zogenoemde multi-junction zonnecellen zetten dat om in elektriciteit. Omdat het silicium niet alleen licht op slaat, maar ook zelf een lichtbron is, spreken de onderzoekers van ‘zon in doosje’.
‘Als we deze technologie grootschalig kunnen realiseren, lossen we het belangrijkste en meeste nijpende probleem op het gebied van energie en klimaatverandering op, namelijk energieopslag’, aldus MIT-onderzoeker Asegun Henry. Volgens Henry zijn er geen geografische beperkingen aan de toepassing van het systeem, anders dan bij pompcentrales waarvoor hoogteverschil onontbeerlijk is.
Omdat de vrees bestond dat bij hoge temperaturen siliciumcarbide (SiC) ontstaat, dat de vaten van grafiet zou kunnen aantasten, heeft MIT een testopstelling gerealiseerd waarbij silicium een uur op 1.980 °C werd bewaard in een kleine tank van grafiet. Daarbij bleek inderdaad SiC gevormd te worden. Dat vormde echter een beschermende laag aan de wand zonder het vat aan te tasten.
