Turun yliopiston materiaalitekniikan ja -kemian yhteistutkimusryhmä on kehittänyt uusia ja lupaavia materiaaleja vesipohjaisiin virtausakkuihin, jotka ovat keskeinen teknologia energian varastoinnissa. Mikäli keksintö kaupallistetaan, uusi akkuteknologia voisi tehdä energian varastoinnista kustannustehokkaampaa ja kestävämpää.
Toisin kuin perinteiset litiumioniakut, virtausakut on suunniteltu paikalliseen energian varastointiin, niin pieniin kuin suuriin sovelluksiin. Virtausakkujärjestelmät voidaan integroida uusiutuviin energialähteisiin, kuten tuuli- tai aurinkoenergiaan, jolloin varastoitua energiaa voidaan käyttää tarpeen mukaan.
– Erilaisia akkujärjestelmiä on jo käytössä eri maissa, esimerkiksi tuuli- ja aurinkovoimaloiden yhteydessä. Nykyisissä akkujärjestelmissä käytetty teknologia ja materiaalit ovat kuitenkin kalliita, ympäristölle haitallisia ja perustuvat kemiallisiin reaktioihin, joissa tarvitaan vaarallisia kemikaaleja. Lisäksi ne perustuvat pääosin materiaaleihin, jotka lisäävät Euroopan riippuvuutta esimerkiksi Kiinan ja Venäjän raaka-aineista, sillä niitä ei ole saatavilla riittävästi Euroopasta, selittää väitöskirjatutkija ja erikoiskemisti Ali Tuna.
Väitöskirjatutkija Ali Tunan, väitöskirjatutkija Vahid Abbasin ja tutkijatohtori Chanez Maouchen tutkimusryhmä, jota johtaa materiaalitekniikan professori Pekka Peljo, on nyt tunnistanut lupaavia uusia materiaaleja virtausakkujärjestelmiin.
Mutta miten tutkijoiden innovaatio eroaa nykyisistä virtausakkuteknologioista? Tutkijoiden mukaan heidän löytämänsä materiaali on edullinen, ympäristöystävällinen ja myrkytön. Se ei vaadi vaarallisia kemikaaleja toimiakseen, ja akkujärjestelmissä käytettävä neste on suolavettä.
Tutkijoiden oivallus syntyi, kun ryhmä testasi uusia molekyylejä, joita ei aiemmin ollut tutkittu energian varastointiin.
– Saimme idean, että tämä materiaali voisi soveltua akkuihin ja aloimme testata molekyylejä akkujärjestelmissä. Huomasimme, että sillä oli erinomainen hapenkesto ja vakaus, mikä tarkoittaa pidempää akun käyttöikää ja parempaa hyötysuhdetta. Lisäksi sillä oli korkea palautuvuus ja sen lataus- ja purkusykli on pitkäikäinen, mikä tarkoittaa, että akkua voidaan ladata monta kertaa ilman että sen kapasiteetti heikkenee, Tuna selittää.
– Lisäksi Suomesta ja joistakin muista EU-maista löytyy niitä mineraaleja, joita tämän materiaalin tuottamiseen tarvitaan. Tämä tukee Euroopan strategiaa vähentää riippuvuutta ulkomaisista toimittajista, erityisesti Kiinasta ja Venäjältä.
Kuvassa vasemmalta alkaen Ali Tuna, Chanez Maouche, Vahid Abbasi
Tutkimusryhmän keksintö voisi auttaa ratkaisemaan yhtä uusiutuvan energian suurimmista haasteista.
– Suomessa tuulivoimaa on runsaasti, mutta ylijäämäenergia menee usein hukkaan varastointiratkaisujen puuttuessa. Akkujärjestelmämme voisi varastoida kesällä tuotettua ylimääräistä energiaa talvikäyttöön, tarjoten luotettavan ja pitkäaikaisen ratkaisun energianhallintaan. Näitä akkujärjestelmiä voidaan rakentaa sekä laajamittaiseen energian varastointiin että pieneen kotikäyttöön. Lisäksi järjestelmämme on edullisempi rakentaa ja ylläpitää kuin kilpailevat ratkaisut, Tuna sanoo.
Lupaavien tutkimustulosten innoittamana tutkijat havaitsivat, että materiaalilla on merkittävää kaupallista potentiaalia. Tutkimusryhmä on hiljattain hakenut keksinnölle patenttia Suomessa.
Tulevaisuudessa tutkimusryhmän tavoitteena on kehittää käytännön sovelluksia.
– Olemme nyt suunnittelemassa erilaisten kansallisten ja kansainvälisten apurahojen hakemista jatkotutkimuksen ja kehitystyön rahoittamiseksi, jotta teknologiamme voidaan soveltaa laajamittaisesti. Pitkän aikavälin tavoitteemme on tuoda energian varastointijärjestelmämme markkinoille ja luoda jotain, joka hyödyttää Suomen energiasektoria, sanoo Tuna.
