Ο κόσμος λειτουργεί με μπαταρίες ιόντων λιθίου. Από το smartphone μέχρι τα ηλεκτρικά οχήματα και την αποθήκευση ενέργειας σε κλίμακα κοινής ωφέλειας, το λίθιο τροφοδοτεί έναν τεράστιο και αυξανόμενο αριθμό συσκευών στον κόσμο γύρω μας.
Ανάπτυξη εναλλακτικών τεχνολογιών
Στην πραγματικότητα, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου τροφοδοτούν πλέον ένα επιβλητικό 70% όλων των επαναφορτιζόμενων συσκευών. Αλλά όλη αυτή η ζήτηση λιθίου έχει ορισμένα σοβαρά μειονεκτήματα, από την υποβάθμιση του περιβάλλοντος και τους κινδύνους για τη δημόσια υγεία έως τις αυξημένες γεωπολιτικές εντάσεις και την ευπάθεια στην αλυσίδα εφοδιασμού.
Υπάρχει επομένως μια σημαντική ευκαιρία για την ανάπτυξη εναλλακτικών τρόπων τροφοδοσίας των συσκευών μας. Αλλά το λίθιο έχει κυριαρχήσει στον τομέα επειδή είναι μοναδικά χρήσιμο - είναι εξαιρετικά ελαφρύ αλλά φέρει υψηλό ηλεκτροχημικό δυναμικό. Επιπλέον, παρά όλα τα ελαττώματά του, το λίθιο είναι σχετικά προσιτό και άφθονο. Κανένα άλλο μοντέλο μπαταρίας δεν μπόρεσε να ανταγωνιστεί.
Αλλά οι επιστήμονες λένε ότι σύντομα, οι κβαντικές μπαταρίες θα μπορούσαν να ξεπεράσουν τουλάχιστον ένα μέρος της αγοράς μακριά από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Αν και η ιδέα των κβαντικών μπαταριών είναι αρκετά καινοτόμος – η ιδέα προτάθηκε μόλις πριν από μια δεκαετία από τον Robert Alicki του Πανεπιστημίου του Γκντανσκ στην Πολωνία και τον Mark Fannes του KU Leuven στο Βέλγιο – αρκετές ερευνητικές ομάδες σε όλο τον κόσμο αναπτύσσουν αυτή την ιδέα σοβαρά και σημειώνουν πρόοδο.
Οι κβαντικές μπαταρίες
Οι κβαντικές μπαταρίες θα μπορούσαν θεωρητικά να φορτίζουν πολύ, πολύ πιο γρήγορα από τις παραδοσιακές μπαταρίες και θα μπορούσαν ακόμη και να συλλέγουν ενέργεια από το φως, καθώς αποθηκεύουν ενέργεια με τη μορφή φωτονίων αντί για ιόντα και ηλεκτρόνια. Ορισμένα θεωρητικά μοντέλα υποδηλώνουν ακόμη ότι οι κβαντικές μπαταρίες θα μπορούσαν να εκπέμπουν περισσότερη ενέργεια από ό,τι αποθηκεύουν εάν μοιράζονται μια κβαντική κατάσταση με τη συσκευή που τροφοδοτούν.
Αυτή η ριζοσπαστική μορφή μπαταρίας βρίσκεται ακόμη σε πολύ πρώιμα στάδια έρευνας και ανάπτυξης, αλλά οι ερευνητικές ομάδες ήδη επιτυγχάνουν κρίσιμες ανακαλύψεις. Επιστήμονες στο Βασιλικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μελβούρνης στην Αυστραλία ανέπτυξαν πρόσφατα ένα πρωτότυπο που μπορεί να διατηρήσει την ενέργειά του για 1.000 φορές περισσότερο από τις προηγούμενες συσκευές. Δυστυχώς, αυτό είναι μόνο θέμα μικροδευτερολέπτων. Ωστόσο, αυτό είναι ένα τεράστιο βήμα μπροστά από το προηγούμενο ρεκόρ, το οποίο μετρήθηκε σε νανοδευτερόλεπτα.
Ο ερευνητής Francesco Campaioli λέει ότι αυτό το νέο ρεκόρ «δεν είναι κακό συγκριτικά», σύμφωνα με αποσπάσματα από το IEEE Spectrum. «Είναι το ισοδύναμο ενός τηλεφώνου που φορτίζει σε 30 λεπτά και ξεμένει από μπαταρία μετά από περίπου 20 ημέρες αν μείνει αδρανές. Δεν είναι και πολύ άθλιο».
Η κατανόηση των προκλήσεων
Η ερευνητική ομάδα ήδη προσβλέπει σε ακόμη νεότερα πρωτότυπα και στον επόμενο γύρο ανακαλύψεων. «Υπάρχει ακόμη πολλή δουλειά που πρέπει να γίνει για να αναπτυχθούν αυτές οι ιδέες σε μια τεχνολογία που θα μπορούσε να επηρεάσει την καθημερινή ζωή», συνέχισε ο Campaioli. «Αυτό που έχει σημασία για μένα είναι να έχουμε μια σαφή κατανόηση των προκλήσεων που πρέπει να ξεπεράσουμε για να το κάνουμε πραγματικότητα».
Οι προκλήσεις είναι πολλές. Η εύρεση ακριβώς του σωστού επιπέδου ενέργειας για την απλή και αξιόπιστη διαχείριση της αποθήκευσης και της απελευθέρωσης είναι ένα μεγάλο εμπόδιο, καθώς η συμπεριφορά της ύλης στην κβαντική φυσική είναι συχνά εκπληκτική και δύσκολο να προβλεφθεί.
«Τα διακυβεύματα είναι υψηλά, επειδή αυτές οι συσκευές θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως μικρές πηγές ενέργειας εκτός δικτύου και να τροφοδοτήσουν συσκευές του Διαδικτύου των Πραγμάτων», ανέφερε η Polytechnique Insights το 2023. «Θα ήταν παρόμοιες με τα τρέχοντα ηλιακά πάνελ και μπαταρίες, αλλά επειδή οι λειτουργίες φόρτισης και αποθήκευσης στεγάζονται σε ένα ενιαίο σύστημα, θα ήταν πιο εύκολο να ενσωματωθούν και να χρησιμοποιηθούν».
Το μέλλον
Παρά τις απίστευτες δυνατότητες και τις φαινομενικά μαγικές ιδιότητες των κβαντικών μπαταριών, δεν θα σώσουν τον κόσμο. Δεν θα παρέχουν καν μια άμεση εναλλακτική λύση για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου - για παράδειγμα, δεν θα είναι ποτέ σε θέση να τροφοδοτήσουν ένα ηλεκτρικό όχημα. Αλλά θα μπορούσαν να διαταράξουν ριζικά την αγορά μέσω των μοναδικών χαρακτηριστικών τους και μπορεί να τροφοδοτήσουν τις φορητές συσκευές μας και να βελτιώσουν την απόδοση των ηλιακών κυψελών κάποια μέρα σύντομα.
www.worldenergynews.gr
