با این فناوری تازه می‌توان انرژی مازاد تولید شده از خورشید، باد، برق-آبی و هسته‌ای را به جای باتری، بصورت فلز مذاب ذخیره نموده و به هنگام نیاز بصورت برق به شبکه باز گرداند.
نویسنده:
James Temple
پمپ سرامیکی تازه‌ای که نمونه نخستین آن در دانشگاه Georgia Tech با همکاری دانشگاه Stanford و دانشگاه Purdue ساخته شده است توانسته است فلز مذاب با دمای 1400 درجه سلسیوس را پمپاژ کند.
این رکورد چند صد درجه از بیشینه‌ی تحمل تجهیزات انتقال گرمای پیشین بالاتر است.
بر پایه‌ی پژوهش‌های تازه‌ای که نتیجه آن در ژورنال Nature منتشر شده است این پمپ راه را برای ایجاد مرکزهایی برای ذخیره کردن انرژی مازاد شبکه‌های برق و باز گرداندن آن به شبکه در هنگام نیاز، هموار می‌کند.
این فناوری می‌تواند منابع انرژی تجدید پذیری مانند برق خورشیدی و برق بادی را به اندازه نیروگاههای گازی پایدار و ارزان کند زیرا اکنون بزرگترین چالش در این انرژی‌ها ذخیره سازی است.
در روش‌های ذخیره گرمایی کنونی از ماده‌هایی مانند نمک مذاب بهره گرفته میشود ولی با این فناوری تازه می‌توان "ذخیره‌سازی انرژی بصورت گرما" را با بهره گیری از سیلیکون مذاب انجام داد و "انتقال انرژی گرمایی" را در دمایی بسیار بالاتر به انجام رساند.
دمای بالاتر، یعنی ذخیره‌سازی بیشتر انرژی و بالا بردن کارایی ذخیره سازی!
این انرژی ذخیره شده را در هنگام نیاز می‌توان به انرژی مکانیکی و یا الکتریکی تبدیل کرد.
ذخیره سازی انرژی بصورت گرمایی همیشه مطرح بوده است ولی چالش پیش روی آن "ساخت پمپ و لوله‌هایی بوده است که بتوانند دماهای بسیار بالا را تحمل کرده و از بین نروند". سرامیک ماده‌ای است که می‌تواند در این دماها تاب بیاورد ولی تُرد و شکننده است و برای همین بهره‌گیری از آن در ساخت ابزار و قطعات ماشینها و تاسیسات با دشواری روبرو است.
اکنون پژوهشگران دانشگاه فناوری جورجیا Georgia Tech به همراه پژوهشگران دانشگاههای استنفورد Stanford و پوردِ Purdue با بهره گیری از یک "ماده ترکیبی تازه"، "ابزار الماسی" ، "ماشینکاری دقیق" و "پوشش‌های گرافیتی" و "ماده‌های دیگری که میتوانند در دماهای بالا مقاومت کنند"، نمونه‌ی نخستین این پمپ سرامیکی را ساخته‌اند.
این پمپ به مدت ۷۲ ساعت در پمپاژ قلع مذاب با دمای میانگین 1200 درجه سلسیوس آزمایش شده است. بیشینه‌ی دما در زمان آزمایش به 1400 درجه نیز رسیده است.
البته پس از آزمایش نشانه‌های سایش در پمپ مشاهده گردید ولی اکنون پژوهشگران سرگرم ساخت نمونه دوم این پمپ با بهره‌گیری از " silicon carbide که ماده سرامیکی مقاومتری است"، هستند تا مقاومت پمپ را افزایش دهند.
این پروژه با حمایت مالی وزارت انرژی آمریکا در دست انجام است و هدف آن این است که بتواند مازاد انرژی حاصل از برق خورشیدی، باد و هسته‌ای شبکه برق را بصورت گرمایی ذخیره کند و در هنگام افزایش تقاضا، با بهره‌گیری از سلولهای"ترمو فتوولتائیک ThermoPhotoVoltaic" دوباره بصورت برق به شبکه بازگرداند.
سلولهای "ترمو فتوولتائیک ThermoPhotoVoltaic" نور "فروسرخ infrared" حاصل از گرما را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند.
"انرژی ذخیره شده بصورت گرما (TEGS) در مواد مذاب" را می‌توانید مانند ذغال سنگ و یا نفت و گاز در نظر بگیرید با این تفاوت که در هنگام وزش باد و یا تابش خورشید می‌توان به اندازه بسنده از این منابع تجدیدپذیر و پاک انرژی تولید و ذخیره کرد. و در هنگامی که باد و خورشید نیست از آن بهره برد.
اکنون ذخیره سازی انرژی به دو روش انجام می‌گیرد:
- بهره گیری از باتری، که هزینه‌ی آن بالا است
- پمپاژ آب به ارتفاع بالاتر (پشت سد) و بهره گیری دوباره از آن در نیروگاه آبی، که این نیز با محدودیت‌های جغرافیایی روبرو است و در همه جا امکانپذیر نیست
(اکنون ذخیره‌ی انرژی بصورت گرما نیز به عنوان روشی کارا در کنار این روش‌ها مطرح میشود.)
"فناوری پمپاژ فلز مذاب" در جاهای دیگری نیز کاربرد خواهد داشت.
برای نمونه، در نیروگاههای گرما-خورشیدی که با تمرکز نور، نمک مذاب تولید میشود، می‌توان از فلز به جای نمک بهره گرفت تا دمای بیشتری را ذخیره کرد
همچنین می‌توان از فلز به عنوان خنک کننده در نیرگاه‌های هسته‌ای بهره برد.
شاید اینها را نیز بپسندید:
انرژی خورشیدی
جلبک دریایی، جایگزینی مناسب برای انرژی‌های فسیلی
توربین‌های بادی ژاپنی که از توفان برق می‌گیرند
نیروگاههای هسته‌ای کوچک و ایمن
حل یکی از بزرگترین چالش‌های انرژی هسته‌ای
حفر داغ‌ترین چاه جهان برای بهره‌برداری از انرژی ماگمای مذاب
ارزانتر شدن انرژی خورشیدی از فسیلی در ۶۰ کشو
ساخت موتوری برای گرفتن برق از فاضلاب داغ
انرژی الکتریکی با کاشی‌های پشت بامی تسلا
لینک منبع خبر: