Sinice pohánějí první biosolární elektrárnu

Využít efektivně sluneční energii pro výrobu elektrické energie se snaží lidstvo už několik desetiletí. Tradiční fotovoltaické panely jsou však jen jednou z mnoha možností. Jako jedna z nových cest se jeví kombinace fotosyntetizujících sinic, které dokáží zachytit sluneční záření a převést ho do toku elektronů, základu pro elektrický proud.

Zcela poprvé se vědcům podařilo propojit 9 biologických solárních (biosolárních) článků do tzv. biosolárního panelu. Panel kontinuálně produkoval elektrický proud a vytvořil nový rekord v hodnotě 5.59 microwattů.

„Až jednou bude funkční biosolární panel dostupný komerčně, bude využíván hlavně v menších systémech, které potřebují kontinuální přísun energie. Mezi ně patří např. telemetrické systémy, bezdrátové senzory na odlehlých místech planety, kde by bylo neustálé vyměňování konvenčních baterií nepraktické“, předpovídá Thomas J. Watson z Binghamton University, jeden z autorů nového biosolárního panelu.

Fungující biosolární panel má však i další nekomerční výhody. Jednou z nich je i pochopení, jak funguje přenos elektronů v malé skupině mikroorganismů za přísně kontrolovaných podmínek mikroprostředí. To otevírá možnosti dalšího výzkumu pro objasnění těchto složitých biologických procesů.

Biosolární panely tak představují další využití sinic, mikroskopických bakterií, jakožto čistého a udržitelného zdroje energie. Minulý rok již učinila vědecká skupina zásadní pokroky ve zdokonalení biosolárních článků tím, že změnila materiály pro výrobu katody a anody a také vytvořila vylepšené miniaturní mikrofluidní zařízení pro lepší uchycení sinic.

Nyní však vědci učinili zásadní pokrok právě propojením více biosolárních článků do fungujícího 3x3 biosolárního panelu, který by mohl mít v budoucnu praktické využití. Panel byl schopný nepřetržitě generovat elektřinu z fotosyntézy a dýchání sinic v 12ti hodinových cyklech (den/noc) po dobu 60h, což je ve své kategorii úctyhodný výkon.

Výkon biosolárního článku se výrazně zlepšil právě díky miniaturizaci architektury zařízení, které propojuje více bakteriálních článků. Postupná miniaturizace a vývoj nových konstrukčních materiálů je jedna z cest, která by mohla vést k postupnému zvyšování výkonu a současně i samoudržitelnosti biosolárních panelů, což je žádoucí pro úspěšnou aplikaci v reálných zařízeních. Jakkoliv je totiž nový biosolární panel průlomový, jeho výkon stále zaostává za konvenčními solárními panely. Pro představu tradiční solární panel na střeše rodinného domku o 60 článcích (konfigurace 6x10) má výkon zhruba 200 Wattů. Biosolární panel o stejné konfiguraci by vygeneroval pouze 3.7x10^-5 Wattů. Takže systém ještě není dostatečně účinný a tudíž konkurenceschopný tradičním solárním panelům.

S biosolárními panely se sice ještě v dohledné době nesetkáme v reálných zařízeních nebo na střechách rodinných domků, otevírají však nové možnosti k lepšímu pochopení principu přenosu a generování energie u bakterií a řas, které je stále v mnoha detailech nejasné. Budoucí základní výzkum bude s největší pravděpodobností zaměřen na optimalizaci metabolismu sinic, což by mohlo zlepšit výkon biosolárních panelů.

Autor: Ing. Jiří Bárta, Ph.D.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použitá literatura:

Binghamton University. "Clean energy generated using bacteria-powered solar panel." ScienceDaily. ScienceDaily, 11 April 2016. <www.sciencedaily.com/releases/2016/04/160411152653.htm>.

Xuejian Wei, Hankeun Lee, Seokheun Choi. Biopower generation in a microfluidic bio-solar panel. Sensors and Actuators B: Chemical, 2016; 228: 151 DOI: 10.1016/j.snb.2015.12.103