Najmoćnije baterije budućnosti mogle bi iskoristiti snagu crnih rupa

U nastojanju da proizvedemo veću količinu energije iz minimalne količine materijala, a da pritom ne prekoračimo granice sagorijevanja fosilnih goriva koje naš planet može podnijeti, znanstvenici razvijaju iznimno inovativne koncepte. Postignuća u području nuklearne fuzije kontinuirano pomjeraju granice, iako su pomaci mjerljivi tek u vrlo malim koracima i sekundama. Paralelno, efikasnost solarnih panela raste očekivanom dinamikom, a njihova promišljena instalacija na parkiralištima i zelenim krovovima doprinosi značajnom povećanju učinkovitosti. Međutim, izazov pohrane te energije i njezine distribucije po potrebi kroz elektroenergetsku mrežu i dalje je izražen, unatoč rastućem trendu kapaciteta skladištenja baterija i proizvodnje, što dovodi do pada njihovih cijena.

Nova razmišljanja

Znanstvenici, osobito u fizici, pokazuju iznimnu kreativnost u predviđanjima kako bi se trenutni trendovi mogli razvijati i kamo bi najnovije inovacije mogle voditi u budućim godinama. Kako prenosi Science Alert, u svom najnovijem istraživanju, dvojica fizičara analizirala su teoretske granice gustoće energije baterija koristeći Einsteinovu opću teoriju relativnosti. Počevši od stroge interpretacije jednadžbi koje opisuju savršeno okrugle mase koje se ne rotiraju, ovaj dvojac istražuje ponašanje teoretskih modela mikroskopskih crnih rupa koje se formiraju u prostoru pretrpanom energijom. Zahvaljujući interakciji ovih minijaturnih entiteta, cijeli sustav bi mogao funkcionirati slično nuklearnom reaktoru, oslobađajući ogromne količine čiste energije pohranjene unutar veza među česticama.

Ove crne rupe bile bi naelektrizirane i izuzetno male, svaka s masom jednake jednoj Planckovoj masi, što bi omogućilo da, kada su organizirane u ćelije s crnim rupama istog električnog naboja, njihova elektromagnetska repulzija prevlada gravitacijsko privlačenje, čime bi se postigao stabilan način skladištenja energije. Teorijski, mikro crne rupe suprotnih naboja mogle bi se postupno spajati, stvarajući na kraju jedinstvenu crnu rupu koja se brzo ‘isparava’, pretvarajući se u čistu energiju. Energija koja bi se tako dobila ne bi proizlazila iz same crne rupe, već iz područja neposredno oko nje, gdje se koncentrira gravitacija. Iako se ova ideja može činiti nevjerojatnom, teoretska postojanost minijaturnih, praiskonskih crnih rupa je moguća, iako one još uvijek nisu detektirane – možda zato što su emitirale većinu svoje energije nakon što su nastale u prauniverzumu. Ipak, perspektiva korištenja ‘baterija na bazi mikro crnih rupa’ vjerojatno će ostati u domeni teorije, ilustrirajući koliko je put u području tehnologije baterija još uvijek dug.

Potencijal baterija

“Današnje baterije su iznimno neučinkovite u usporedbi sa svojim maksimalnim potencijalom, i vjerojatno smo tek na samom početku revolucije baterija,” ističu Espen Haug, teoretski fizičar i financijski analitičar na Norveškom sveučilištu za prirodne znanosti, i Gianfranco Spavieri, fizičar na Sveučilištu u Andama u Venezueli. Najefikasnije litij-ionske baterije trenutno na tržištu sadrže oko 954,000 džula energije po kilogramu mase, što je približno 22 puta više od energije dobivene sagorijevanjem iste količine nafte. No, Haug i Spavieri procjenjuju da bi jedan kilogram mikro crne rupe mogao proizvesti dovoljno energije za obitelj generacijama, što je otprilike 470 milijuna puta više energije od najučinkovitije litij-ionske baterije od 200 kilograma koja je trenutno dostupna. “Dok dostizanje takvog nivoa tehnološkog napretka nije neposredno pred nama, razvoj tehnologije baterija mogao bi pratiti sličan razvojni put kao i računalna tehnologija,” zaključuju autori.

Nisu prvi koji su predložili takvu avangardnu ideju, što samo pojašnjava koliki je izazov energetska tranzicija koju moramo ostvariti kako bismo napajali svijet bez upotrebe fosilnih goriva koje zagrijavaju naš planet. Prethodna istraživanja su razmatrala slično male Schwarzschildove crne rupe, ali Haug i Spavieri smatraju da su crne rupe opisane Reissner-Nordströmovom metrikom osam puta energetski gušće. Budućnost stvaranja takvih malih, nerotirajućih crnih rupa ili njihovo stvaranje u praktičnom okruženju ostaje predmetom spekulacija. “Ako bismo koristili strateški raspoređene neutronzke zvijezde kao magnete, za to bi bio potreban akcelerator veličine našeg Sunčevog sustava,” napominju Haug i Spavieri. “Iako se to čini nerealno, nikada ne recite nikada.” Rezultati njihove studije objavljeni su u časopisu ‘High Energy Density Physics‘.