تصور کنید انرژی خورشید را بتوان در مخزن ذخیره کرد و برای مصارف مختلف در کارخانه ها و منازل استفاده نمود. در این صورت موقع ابری بودن هوا و شب هنگام نیز انرژی خورشیدی در دسترس خواهد بود.
این رویایی بود که داشمندان دهها سال در جستجوی آن بودند. اکنون دانشمندان سوئدی با رهبری Jeffrey Grossman پیشرفتهای چشمگیری را در این زمینه بدست آورده اند. آنها مایع مخصوصی را تولید کرده اند که قادر به جذب انرژی نور خورشید میباشد. انرژی جذب شده در این مایع میتواند برای مدتهای طولانی، حتی برای سالها، نگهداری شود و سپس در موقع نیاز مورد استفاده قرار گیرد. این روش استفاده از انرژی خورشیدی که سوخت حرارتی خورشیدی نامیده میشود میتواند بسیار پرکاربرد باشد و به استفاده از سوختهای فسیلی پایان داده و مشکلات ناشی از آنرا از قبیل گرمایش زمین مرتفع کند.
برخلاف نفت و گاز طبیعی، سوخت حرارتی خورشیدی میتواند به دفعات مورد استفاده قرار گیرد و بدین ترتیب دوستدار محیط زیست نیز خواهد بود. عملکرد آنرا میتوان به باطریهای قابل شارژ تشبیه کرد با این تفاوت که در آن بجای الکتریسیته، انرژی خورشدی و حرارت قابل آزاد شدن آن وجود دارد.
نمونه اولیه این نوع سوخت توسط گروه تحقیقاتی در پشت بام ساختمان فیزیک دانشگاه کالمرز سوئد مراحل تست خود را طی میکند. زمانی که یک پمپ، مایع را بداخل لوله هایی میفرستد، نور ماوراء بنفش خورشید، مولکولهای مایع را تحریک کرده و باعث انرژی دار شدن آنها میشود.
بدین ترتیب، نور باعث مرتب شدن مجدد مولکولهای کربن، هیدروژن و نیتروژن در مایع (سوخت) ترکیبی با عنوان norbornadiene و تبدیل آن به ترکیب دیگری موسوم به quadricyclane میشود. بدین ترتیب ،انرژی در باندهای قوی شیمیایی به دام می افتد و انرژی خورشیدی جذب شده در مایع ذخیره میگردد، حتی با وجود کاهش دمای مایع.
عملکرد سیستم تولید انرژی از سوخت حرارتی خورشیدی به این نحو است که ابتدا در بخش Solar Thermal Collector، انرژی نور خورشید جذب شده سپس، سوخت در دمای اطاق نگهداری میگردد و در مواقع نیاز، در عبور از بخش Catalyst، انرژی ذخیره شده آزاد میگردد.
آزاد کردن انرژی ذخیره شده، در عبور مایع از روی کاتالیست پایه کبالت صورت میپذیرد که طی آن، مولکولهای quadricyclane به وضعیت قبلی خود در حالت norbornadiene برمیگردند و در نتیجه، باعث آزاد شدن مقدار قابل توجه انرژی میگردد که برای افزایش دمای سوخت تا 63 درجه سانتیگراد کافی میباشد. اگر این سوخت در دمای محیط قرار داشته باشد با آزاد شدن انرژی، از 21درجه سانتیگراد به دمای 84 درجه سانتیگراد خواهد رسید که برای تامین گرمایش ساختمان کافی میباشد.
از جمله مزایای سوخت حرارت خورشیدی میتوان به عدم نیاز به استفاده از مخازن عایقبندی شده جهت ذخیره سازی آن اشاره داشت.
همچنین میتوان به دفعات مختلف از آن استفاده کرد. در مراحل آزمایشی تا 125 بار بدون افت کیفیت استفاده شده است.
طبق محاسبات انجام یافته، تا 250 وات ساعت انرژی را میتوان در هر کیلوگرم ازاین سوخت ذخیره نمود. این دوبرابر مقدار انرژی ذخیره شده در باطریهای تسلا میباشد.
سوختهای فسیلی که هم اکنون استفاده میشود، نهایتا تمام خواهد شد و باید جایگیزینی برای آنها پیدا شود. انرژی خورشیدی مهمترین منبع برای جایگزینی میباشد که در روشهای مختلف اعم از سیستمهای فتوولتائیک در حال استفاده میباشد ولی ذخیره آن در یک مایع و استفاده از آن در مواقع نیاز روش جدیدی را در این خصوص به روی فعالان این عرصه باز نموده است.
گام بعدی، عبارت است از ارتقا سوخت حرارتی خورشیدی، به نحوی که بتواند میزان بیشتری از انرژی را در خود ذخیره نماید و عمر مفید بیشتری برای استفاده در دفعات نامحدود را داشته باشد.
نکته دیگر، عبارت است از تلاش بر تجاری سازی این سوخت. در حال حاظر، که در آزمایشگاه و در شرایط خاص صنعتی تولید میگردد، هزینه بالایی را می طلبد.
همچنین سوخت حرارتی خورشیدی مذکور، فقط انرژی نور ماورای بنفش را جذب مینماید که این نور تنها 5 درصد از نور خورشید را شامل میشود و لذا راندمان این نوع سوخت در حال حاظر پائین میباشد و باید برای جذب طیفهای بیشتری از نور خورشید تغییر داده شود.
همانگونه که گفته شد، این نوع سوخت منجر به افزایش دما تا 63 درجه سانتیگراد میشود که میتواند در دمای اطاق به حداکثر تا 84 درجه سانتیگراد افزایش دما برسد که برای به جوش آوردن آب و تولید بخار کافی نمیباشد. اگر بخواهیم از این سوخت برای تولید بخار و استفاده در توربینهای بخار نیروگاهی استفاده گردد باید حداقل قادر به افزایش دما تا 80 درجه سانتیگراد بشود و این یعنی 20 درجه بیشتر از میزان کنونی.
در حال حاضر حدود 15 تیم از کشورهای مختلف که عمدتا از آمریکا، چین و آلمان میباشد تحقیقات مشابهی را دنبال مینمایند.
رفرنس:
https://www.nbcnews.com/mach/science/scientists-are-trying-bottle-solar-energy-turn-it-liquid-fuel-ncna930676
بازدیدها: 6
