ذخیره انرژی خورشیدی وقتی که خورشید غروب میکند!

365-02_solar_japan

خورشید علاوه بر این که منبع حیات روی کره ی زمین است، می تواند بهترین امید ما برای انرژی پاک، امن و فراوان باشد. اگر ما تکنولوژی مناسب را دارا باشیم می توانیم انرژی مورد نیاز کره ی زمین را برای پنج میلیارد سال آینده از خورشید تامین کنیم. تنها مشکل بر سر راه این امر سایه های مزاحمی است که همواره در نیمی از سیاره وجود دارد: شب و ابرهایی که جلوی درخشش خورشید را می گیرد.

سیستم هایی که از سلول های فوتوولتائیک با باتری لیتیوم یون و یا فوتوسنتز با هیدروژن استفاده می کنند ناقص و کارامد هستند و قادر به رفع کامل نیاز ما به برق در زندگی مدرن امروز نیستند.

در حال حاضر محققان در دانشگاه تگزاس به راه حل هایی دست یافته اند که میتواند این مشکلات را هرچند در مقیاس کوچک حل کند. راه حل آنها در اصل ترکیبی از یک باتری جریان اکسایش و کاهش است که از الکترولیت مایع و سلول خورشیدی استفاده میکند. فوکیانگ لیو، استاد دپارتمان مواد و مهندسی در دانشگاه تگزاس، میگوید: “زیر نور، الکترون مانند یک باتری قابل شارژ درون ماده ذخیره می شود؛ سپس هنگامی که شب می شود آن الکترون ها خود به خود آزاد می شوند”. این ذخیره سازی برگشت پذیر الکترون کلید انرژی خورشیدی بی عیب در آینده است.

یک باتری لیتیوم یون با سلول های فتوولتائیک یک سیستم بسته با ظرفیت تعیین شده توسط حجم باتری است. اما سیستم جدید طراحی شده توسط پروفسور لیو و تیمش یک سیستم باز است. عامل شیمیایی (اکسایش و کاهش وانادیوم) در یک مخزن خارجی با اندازه ی دلخواه ذخیره می شود. بازده بیشتر شارژ و دشارژ این باتری، یا همانطور که لیو در مقاله اش می گوید “کارایی چرخه”، به خاطر الکترولیت اکسایش و کاهش وانادیوم است که به سرعت به الکترون های روی سطح نیمه هادی سلول دسترسی پیدا می کند. بهره وری فارادائیک سیستم 95 درصد است.

ذخیره سازی انرژی خورشیدی وقتی که خورشید غروب میکند

سلول خورشیدی فتوالکتروشیمیایی تمام وانادیوم که میتواند حتی در تاریکی انرژی را ذخیره کند

سیستم لیو از نظر قیمت مشابه سیستم های فوتوولتائیک است. وانادیوم نسبت به فلزات نجیب مورد نیاز برای سلول های خورشیدی موجود ارزانتر است.

تنها عیب این سلول ها این است که خیلی قابل حمل نیستند. پروفسور لیو می گوید: از آنجا که این سیستم شامل سیال، الکترولیت مایع، مخزن ذخیره، پمپ و کنترلر آن است در درجه ی اول بهتر است که برای کاربردهای ثابت استفاده شود. بنابراین شما به این زودی ها یک خودروی مجهز به “سیستم ذخیره سازی برگشت پذیر الکترون در سلول فوتوالکتروشیمیایی تمام وانادیوم”، که تولید گازهای مضر آن صفر است، در بزرگراه ها نخواهید دید.

روش های جایگزین تولید انرژی خورشیدی

دانگ لیو، زی وی و فوکیانگ لیو محققان دانشگاه تگزاس

ابعاد نمونه ی ساخته شده توسط لیو یک اینچ در یک اینچ است. مخزن آن کمتر از صد میلی لیتر گنجایش دارد. لیو معتقد است با استفاده از یک مخزن بزرگتر قابلیت ذخیره سازی می تواند خیلی بیشتر باشد. اما برای شارژ کردن همه ی الکترولیت شما به زمانی حدود 1000 ساعت یا بیشتر نیاز دارید. اما لیو مانعی برای ارتقاء این سیستم نمی بیند. نشان داده شده که باتری های اکسایش و کاهش برای ذخیره ی انرژی زیاد بازده خوبی دارند. هم اکنون یک سیستم یک مگاواتی کمکی در دانشگاه تگزاس استفاده می شود.

پروفسور لیو می گوید برای درک بهتر این سیستم و اطمینان از عملکرد آن و در نهایت تولید انبوه آن هنوز باید مطالعات بیشتری انجام دهیم. این تنها یک ماجرا جویی برای افرادی با فکر سبز برای تامین انرژی یک خانه، یک ساختمان یا حتی یک شهر با انرژی خورشیدی نیست. این امر از لحاظ اقتصادی بسیار مفید است.

منبع: ASME.org

    نقد و بررسی:

    این مطلب را چگونه ارزیابی می کنید؟

    خیلی ضعیفضعیفمتوسطخوبعالی

    تعداد رأی: 1

    میانگین امتیاز: 5 (از 5)


    Loading ... ثبت امتیاز ...
    با دیگران به اشتراک بگذارید: