A megújuló energiák egyik nagy problémája, hogy a forrás nem áll mindig rendelkezésre, amikor szükség van rá, mondja Asegun Henry, az MIT kutatója. Az időjárástól és a napszaktól függ, hogy van-e elég szél és napfény. A Henry és társai által fejlesztett „hőakkuk” azonban megoldást kínálhatnak erre a gondra, mivel ezekből bármikor kinyerhető lehet az elraktározott energia.
A lítiumion-akkuk nem elég jók ehhez, elsősorban azért, mert túl drága a gyártásuk, és tanulmányok sora mutatja, hogy a teljesen megújuló energiaellátáshoz milyen áron kellene megoldani az energia tárolását. Az energia hőként való tárolása pedig ebből a szempontból nagyon ígéretes iránynak tűnik, hiszen tized-századannyiba kerül, mint az elektrokémiai tárolás, mondja Henry.
A termofotovoltaikus cellák működése a félvezetők fizikáján alapul. A félvezetőket alkotó atomok vegyértéksávja és vezetési sávja között egy tiltott sáv húzódik, amit azonban gerjesztett állapotban az elektronok képesek átugrani. Eközben a tiltott sáv szélessége által meghatározott energia szabadul fel. Az MIT-n fejlesztett cella két rétegnyi félvezető-ötvözetből és egy réteg aranyból áll. Az ötvözeteket úgy választották, hogy azok a lehető legjobb hatásfokot biztosítsák a rendszernek.
Az első réteg széles tiltott sávval rendelkezik, így nagy energiájú fotonokat képes befogni, míg a második kisebb tiltott sávval bír, így ez alacsonyabb energiájú fotonokra „szakosodott”. Ha egy beérkező fotonnak nincs elég energiája egy elektron tiltott sávon való átugratásához, az aranyréteg visszatükrözi azt a sugárforrás felé, csökkentve a pocsékba menő energiát.
De honnan származnak a fotonok? Itt jön az igaz csavar, ugyanis Henry és társai túlhevített fémet használtak sugárforrásként. Vagyis a tárolni kívánt energiával egy fémdarabot fűtöttek fel, amely a villanykörte fémszálához hasonlóan izzani kezdett, és ezen fotonok energiáját tárolta el a hőcella anyaga. A vizsgálatok szerint a rendszer akkor a legjobb hatásfokú, ha a fémet 1900–2400 °C közötti hőmérsékletre hevítik.
Az elképzelés szerint a jövőben a fűtőszálat megújuló energiaforrások révén fűtenék fel, és ennek energiáját tárolnák a hőcellákban. Ez ennél eggyel bonyolultabb rendszert igényel majd, hiszen a fűtőszálakkal folyékony fémet melegítenének fel, amely az ábrán látható üreges oszlopokban tárolódna, és ezek közepén kapnának helyet a hőakkuk, és hasznosítanák a forró fém fotonjait. A forró fém fele olyan hőmérsékletre hevülne, mint a Nap, innen kapta a rendszer a dobozba zárt Nap elnevezést.
Henry maga is azt mondja, hogy a végső elrendezés kicsit futurisztikusnak tűnik, de annyit máris sikerült demonstrálniuk, hogy lehetséges 1000 °C-os folyékony fémet szivattyúzni, ami nagyon fontos mérföldkő. Ahogy az is, hogy a rendszer prototípusa 40 százalékos hatásfokkal működik, ami sokkal jobb a korábbi hasonló rendszereknél, és versenyképes a gőzturbinák hatásfokával.
A végleges, teljes méretű hőakkukat oxigénmentes környezetben kell majd működtetni. Henry hatalmas tárolókat képzel el, amelyeket például argongázzal töltenek fel, és ezen belül kapna helyet maga a rendszer. Henry és társai most egy ilyen, teljes méretű változat létrehozásán dolgoznak, amelyet ha minden jól megy, idővel az áramhálózatra is rá lehet majd kötni.
