آموزش و ارتباطات

با سوخت حرارتی خورشیدی آشنا شوید

با سوخت حرارتی خورشیدی آشنا شوید

خورشید زمین را گرم و روشن می‌کند. گیاهان و جانوران نیز انرژی خورشیدی را لازم دارند تا زنده بمانند. اگر خورشید نبود یا از زمین خیلی دورتر بود و گرمای کمتر به ما می‌رسید، سطح زمین خیلی سرد و تاریک می‌شد و هیچ موجودی نمی‌توانست روی آن زندگی کند. همه ما به انرژی نیاز داریم، انرژی مانند نیرویی نامرئی در بدن ما وجود دارد و آن را بکار می‌اندازد. اگر انرژی به بدن نرسد، توانایی انجام کار را از دست می‌دهیم و پس از مدتی می‌میریم.

با سوخت حرارتی خورشیدی آشنا شوید

ما انرژی را از غذایی که می‌خوریم یدست می‌آوریم. با هر حرکت و کاری که انجام می‌دهیم، بخشی از انرژی موجود در بدن صرف می‌شود. حتی برای خواندن این مطلب هم مقداری انرژی لازم است. برای همین باید هر روز غذاهای کافی و مناسبی را بخوریم. گیاهان و جانوران نیز برای زنده ماندن و رشد و حرکت ، به انرژی نیاز دارند، که منشأ همه اینها از خورشید می‌باشد.

پژوهشگران دانشگاه چالمرز، راه‌حل جدید برای مشکل ذخیره انرژی خورشید پیدا کرده‌اند. مهم نیست که انرژی خورشیدی چقدر فراوان یا چقدر تجدیدپذیر است؛ این انرژی مشکلی همراه خود دارد: هنوز هم راه ارزان و کارآمدی برای ذخیره‌ی بلندمدت انرژی تولیدی آن وجود ندارد. صنعت انرژی خورشیدی برای مدتی درگیر این موضوع است اما سال گذشته در مجموعه‌ای از چهار مقاله، راه‌حل جدیدی برای حل این مشکل ارائه شده است. دانشمندان دانشگاه چالمرز سوئد، مایع خاصی تولید کرده‌اند که سوخت حرارتی خورشیدی نامیده می‌شود و می‌تواند انرژی حاصل از نور خورشید را به خوبی برای بیش از یک دهه ذخیره کند. جفری گراسمن مهندسی که با این مواد کار می‌کند، در مصاحبه با بی‌بی‌سی گفت: مایع حرارتی خورشیدی چیزی شبیه یک باتری قابل شارژ است اما به جای برق، شما نور خورشید را به آن وارد می‌کنید و هر زمان که نیاز داشته باشید، آن انرژی را به‌صورت گرما از آن می‌گیرید.

با سوخت حرارتی خورشیدی آشنا شوید

این مایع در واقع مولکولی به شکل مایع است که دانشمندان دانشگاه چالمرز برای بیش از یک سال روی آن کار کرده‌اند. این ملکول از عناصر کربن، هیدروژن و نیتروژن تشکیل شده است و وقتی که در معرض نور خورشید قرار گیرد، تبدیل به مولکولی غیرمعمولی می‌شود: پیوندهای موجود بین اتم‌های آن بازآرایی شده و این مولکول تبدیل به نسخه‌ای پرانرژی از خودش می‌شود که به آن یک ایزومر گفته می‌شود. مثل شکاری که در تله می‌افتد، انرژی حاصل از خورشید بین پیوندهای شیمیایی محکم این ایزومر به دام افتاده و حتی در شرایطی که دمای موکلول به دمای معمولی اتاق هم برسد، این انرژی در آنجا باقی می‌ماند.

هنگامی که به این انرژی نیاز باشد، مثلا در شب یا زمستان، این مایع به‌آسانی با استفاده از یک کاتالیزور به حالت اولیه باز می‌گردد و انرژی موجود در پیوندهای آن به شکل گرما آزاد می‌شود. کاسپر یکی از اعضای این گروه پژوهشی می‌گوید: انرژی در این ایزومر می‌تواند تا ۱۸ سال ذخیره شود و زمانی که ما بخواهیم آن انرژی را استخراج و مورد استفاده قرار دهیم، مقدار گرمایی که تولید می‌شود، بیش از حد انتظار است.

دستگاه انرژی خورشیدی با سوخت مایع خورشیدی

یک نمونه‌ی اولیه از این سیستم انرژی روی سقف ساختمان دانشگاه قرار داده شده و به‌گفته‌ی پژوهشگران نتایج آن توجه سرمایه‌گذاران زیادی را به خود جذب کرده است. این دستگاه تولید انرژی تجدید‌پذیر و عاری از آلودگی‌های گازی، از یک صفحه‌ی منعکس‌کننده‌ی مقعر تشکیل شده است که در مرکز آن لوله‌ای قرار گرفته که نور خوشید را همچون یک دیش ماهواره ردیابی می‌کند. این سیستم به روش چرخشی کار می‌کند. مایع درون لوله‌های شفاف پمپ شده و توسط نور خوشید گرم می‌شود. در این وضعیت مولکول‌های اولیه (norbornadiene) به ایزومر پرانرژی خود (quadricyclane) تبدیل می‌شوند.

سپس این مایع با حداقل افت انرژی در دمای اتاق ذخیره می‌شود. هنگامی که به انرژی نیاز باشد، این مایع از یک کاتالیزور خاصی که مولکول پرانرژی را به فرم معمول آن باز می‌گرداند، رد می‌شود و موجب گرم شدن مایع تا ۶۳ درجه‌ی سانتیگراد می‌شود. این گرما قبل از اینکه دوباره به سقف برگردد، می‌تواند در سیستم‌های گرامایشی خانگی مورد استفاده قرار بگیرد. پژوهشگران، این مایع را برای بیش از ۱۲۵ بار در این چرخه قرار دادند و بدون وارد آمدن آسیبی به این مولکول، بارها گرمای آن را برداشته و آن را مجددا گرم کردند. کاسپر می‌گوید: ما اخیرا به دستاوردهای قابل‌توجهی در این زمینه رسیده‌ایم و امروز ما یک سیستم تولید انرژی سالم داریم که در تمام طول سال کار می‌کند.

پژوهشگران ادعا می‌کنند که مایع آن‌ها می‌تواند در حدود ۲۵۰ وات-ساعت انرژی را در هر کیلوگرم نگهداری کند که چیزی در حدود دو برابر ظرفیت انرژی باتری‌های Powerwall شرکت تسلا است. با این حال هنوز هم جای پیشرفت زیادی است. پژوهشگران بر این باورند که با ایجاد اصلاحات بیشتر، می‌توانند گرمای بیشتری از این سیستم تولید کنند. کاسپر می‌گوید: کارهای زیادی برای انجام دادن وجود دارد. ما فقط سیستم را راه‌اندازی کرده‌ایم. اکنون لازم است اطمینان حاصل کنیم که طراحی همه چیز بهینه است.

به عقیده‌ی کاسپر اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، این تکنولوژی می‌تواند تا ده سال آینده برای استفاده‌های تجاری در دسترس قرار گیرد. جدیدترین پژوهش در این زمینه در ژورنال Energy & Environmental Scienceمنتشر شده است.

منبع: + +

  عضویت در کانال تلگرام چه‌جوری

نظری دهید