Diamenty w OZE

Czym jest magazyn energii?

Magazyn energii to najważniejszy element stabilnego i efektywnego systemu energetycznego, w szczególności instalacji opartych na OZE (panele fotowoltaiczne, turbiny wiatrowe). W instalacjach domowych i w pojazdach elektrycznych stosuje się magazyny elektrochemiczne, czyli najczęściej akumulatory litowo-jonowe. Baterie te charakteryzują się wysoką gęstością energii, co oznacza, iż w dość lekkiej i niewielkiej obudowie mogą zmagazynować dużą ilość energii. Jednak z drugiej strony, nie tolerują nadmiernego przeładowania ani rozładowania, a do tego są podatne na starzenie. Co więcej, zwarcie w akumulatorze grozi spalaniem, a choćby wybuchem urządzenia.

Co wiemy o diamentach?

Diament to czysty węgiel, przekształcany w głębi Ziemi z udziałem ekstremalnie wysokich wartości ciśnienia (4,5-6 GPa) i temperatury (900-1300°C). Szlachetne minerały przenoszone są przez magmę do warstw przypowierzchniowych Ziemi, co umożliwia ich wydobywanie w kopalniach głębinowych lub odkrywkowych. Jedną z najbardziej znanych cech diamentu jest niezrównana twardość, która plasuje ten minerał na najwyższej, dziesiątej pozycji w skali twardości Mohsa. Diamentu nie można zarysować stalą narzędziową ani żadnym innym znanym minerałem – można to zrobić jedynie innym diamentem. To właśnie dzięki tej adekwatności minerał ten jest wykorzystywany w technice diamentowej, która sprawdza się w cięciu najtwardszych materiałów budowlanych, takich jak beton i żelbet.

Diamenty w OZE – nowy sposób na magazynowanie energii

Kilka lat temu naukowcy z Queensland University of Technology (Australia) odkryli potencjał diamentu w magazynowaniu energii. Naukowcy opracowali model pakietu nanorurek diamentowych, który umożliwia gromadzenie i uwalnianie energii w sposób mechaniczny (poprzez rozciąganie i skręcanie pakietu, podobnie jak w sprężynie). Jak twierdzą naukowcy, diamentowe nanorurki charakteryzują się choćby trzykrotnie większą gęstością niż akumulatory litowo-jonowe. Ponadto gromadzenie i uwalnianie energii w sposób mechaniczny jest znacznie bezpieczniejsze niż poleganie na reakcjach elektrochemicznych, które mogą skutkować zapłonem i wybuchem.

Zastosowanie diamentów dziś i w przyszłości

Diamenty kojarzą się głównie z biżuterią i ewentualnie inwestycjami w kamienie szlachetne. Jednak z diamentami spotykamy się także w bardziej przyziemnych warunkach. W branży budowlanej diamenty umożliwiają szybkie i precyzyjne cięcie betonu, a także wiercenie otworów w bardzo twardych materiałach. W technice diamentowej nie stosuje się jednak prawdziwych diamentów a syntetyczne, które mają takie same adekwatności jak naturalne. W przyszłości diamenty być może znajdą zastosowanie w branży OZE w roli lekkich i bezpiecznych magazynów energii. Ponadto naukowcy z australijskiego uniwersytetu uważają, iż wiązki diamentów będzie można wykorzystywać:

• w czujnikach monitorujących pracę serca i mózgu;
• w małych urządzeniach elektronicznych (np. smartwatche);
• w systemach elektronicznych (np. w lotnictwie).

Diamenty bez wpływu na środowisko?

Wydobycie diamentów w kopalniach wiąże się z wysoką emisją gazów cieplarnianych i degradacją lokalnych ekosystemów. Produkcja syntetycznych diamentów również nie jest obojętna dla środowiska, ponieważ wymaga dużych ilości energii. Jednak jak podaje „The Guardian”, brytyjski przemysłowiec z branży OZE Dale Vince wynalazł sposób na ekologiczną produkcję diamentów. Multimilioner opracował metodę wytwarzania diamentów z CO₂ pozyskiwanego z powietrza, z udziałem energii pochodzącej z OZE (słońca i wiatru) oraz wody deszczowej. W 2021 roku marka należąca do Vince’a (Skydiamond) wyprodukowała pierwszą partię diamentów powstających z ujemnym śladem węglowym.