بغض النظر عن مدى وفرة الطاقة المتجددة أو قوتها ، فإن الطاقة الشمسية تعاني من مشكل أساسي . لا يوجد حتى الآن تخزين طويل الأجل فعال وكفء للطاقة التي تولدها الشمس.
عانت صناعة الطاقة الشمسية من هذه المشكلة لفترة من الزمن ، ولكن ربما يكون هذا الوضع على وشك التغير الآن ، حيث طور علماء في السويد سائلًا متخصصًا يسمى الوقود الشمسي الحراري ، يمكنه تخزين الطاقة من الشمس لمدة تزيد عن عقد من الزمان.
وقود سائل يخزن طاقة الشمس
‘إن الوقود الحراري الشمسي يشبه بطارية قابلة لإعادة الشحن ، ولكن بدلا من الكهرباء ، يمكنك حبس ضوء الشمس في داخل هذا السائل والحصول على الحرارة عند الطلب .
السائل هو في الواقع جزيء في شكل سائل ، عكف العلماء من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد يعملون على تحسينه لأكثر من عام.يتكون هذا الجزيء من الكربون والهيدروجين والنيتروجين ، وعندما يصاب بأشعة الشمس ، فإنه يفعل شيئًا غير عادي: حيث يتم إعادة ترتيب الروابط بين ذراته ويتحول إلى نسخة جديدة نشطة من نفسه ، تسمى أيزومر.
مثل الفريسة التي يتم اصطيادها في الفخ ، يتم التقاط الطاقة من الشمس بين الروابط الكيميائية القوية للايزومر ، وتبقى هناك حتى عندما يبرد الجزيء إلى درجة حرارة الغرفة.
عندما تكون الطاقة مطلوبة – مثلا في الليل أو خلال الشتاء – يتم ببساطة تمرير السائل من خلال مادة محفزة تعيد الجزيء إلى شكله الأصلي ، ويطلق طاقة على شكل حرارة.
‘يمكن تخزين الطاقة في هذا الأيزومر لمدة تصل إلى 18 عامًا’ ، يقول أحد أفراد الفريق ، وهو عالم المواد النانوية كاسبر موث-بولسن من جامعة تشالمرز.
‘وعندما نأتي لاستخراج الطاقة واستخدامها ، تحصل على طاقة دافئة أكبر مما تجرؤ على الأمل به’.
- دراسة كاملة لبدء مشروع تدوير مخلفات البلاستيك من الصفر
- حشرات و بكتريا و فطريات تتغذى على البلاستيك !
- لا ترميها : دليلك لإصلاح و اعادة تدوير اللمبات الموفرة للطاقة
- أفكار لإعادة تدوير بقايا الطعام والنفايات العضوية المنزلية
- ابتكار جديد: قشر البرتقال لحل مشكلة الجفاف
وقد وضع النموذج الأولي لنظام الطاقة ، الموضوعة على سطح مبنى الجامعة ، السائل الجديد على المحك ، ووفقا للباحثين ، فإن النتائج قد جذبت انتباه العديد من المستثمرين.
يتكون جهاز الطاقة المتجددة والخالي من الانبعاثات من عاكس مقعر مع أنبوب في المركز ، والذي يتتبع الشمس كأطباق الأقمار الصناعية.
يعمل النظام بطريقة دائرية. من خلال ضخ أنابيب شفافة ، يتم تسخين السائل بأشعة الشمس ، مما يحول الجزيء الفعال إلى خزان للحرارة ، ثم يتم تخزين السائل في درجة حرارة الغرفة مع الحد الأدنى من فقدان الطاقة.
عندما تكون الطاقة مطلوبة ، يتم ترشيح السائل من خلال محفز خاص يحول الجزيئات إلى شكلها الأصلي ، يسخن السائل بـ 63 درجة مئوية .
الأمل هو أن هذا الدفء يمكن استخدامه في أنظمة التدفئة المنزلية ، وتشغيل سخان المياه في المبنى ، وغسالة الصحون ، ومجفف الملابس وأكثر من ذلك بكثير ، قبل العودة إلى السطح مرة أخرى.
وقد وضع الباحثون السوائل عبر هذه الدورة أكثر من 125 مرة ، حيث التقطوا الحرارة وتوقفوا عن العمل دون أي ضرر للجزيء المستخدم.
يقول الباحث موث بولسن ‘لقد حققنا العديد من التطورات الحاسمة في الآونة الأخيرة ، واليوم لدينا نظام للطاقة خالية من الانبعاثات التي تعمل على مدار العام’ .
بعد سلسلة من التطورات السريعة ، يدعي الباحثون أن السائل الناتج يمكن أن يحتوي الآن على 250 واط / ساعة من الطاقة لكل كيلوغرام ، وهو ضعف طاقة بطاريات الحائط باوروول التي قدمتها شركة تسلا .
لكن لا يزال هناك مجال كبير للتحسين. مع التلاعب الصحيح ، يعتقد الباحثون أنهم يستطيعون الحصول على المزيد من الحرارة خارج هذا النظام ، على الأقل 110 درجة مئوية (230 درجة فهرنهايت) أكثر.
يقول موث بولسن: ‘هناك الكثير مما يجب فعله. لقد عملنا على جعل النموذج يعمل. والآن نحتاج إلى ضمان تصميم كل شيء على النحو الأمثل’.خ
إذا سارت الأمور كما هو مخطط لها فإن هذه التكنولوجيا يمكن أن تكون متاحة للاستخدام التجاري في غضون 10 سنوات.
للباحثين و المتخصصين الذين يرغبون في دراسة المزيد عن هذا الموضوع المهم يمكنهم زيارة الرابط التالي:-
https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2018/ee/c8ee01011k