بطارية لتخزين الطاقة الشمسية عبر مضخة حرارية

دينا قدري

2022-10-31

0 5٬394

بطارية حرارية لتخزين الطاقة الشمسية — أحد مواقع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح - أرشيفية

طوّر باحثون بطارية حرارية قادرة على تخزين طاقة الرياح والطاقة الشمسية، تتفوّق -حاليًا- على توقعات الأداء في منشأة تجريبية.

وأوضحت منظمة "سينتف" البحثية في النرويج أن البطارية تعتمد على المواد متغيرة الطور، التي يمكنها امتصاص كميات كبيرة من الحرارة الكامنة وتخزينها وإطلاقها على نطاقات درجة حرارة محددة، بحسب ما نقلته مجلة "بي في ماغازين" (PV Magazine).

وبالتالي، تتيح هذه البطارية تخزين الطاقة الحرارية المتولدة في الأيام المشمسة والرياح، وإطلاقها مرة أخرى عندما يصبح الطقس أكثر برودة، وفق المعلومات التي رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.

تخزين الطاقة الشمسية

قال مدير الأبحاث في منظمة "سينتف"، أليكسيس سيفو: "يُمكن أن تستخدم البطارية الحرارية أي مصدر حرارة ما دام السائل يحمل الحرارة من وإلى البطارية".

وأضاف: "على سبيل المثال، يقترن نظام تدفئة المناطق بوحدتنا التجريبية لمزيد من المرونة في فصل الشتاء. في هذه الحالة، الماء هو سائل نقل الحرارة؛ لأنه مناسب جدًا لمعظم المباني".

كما شدد على أنه "يمكن -أيضًا- استخدام تقنيتنا في العمليات الصناعية، باستخدام سائل نقل الحرارة بالضغط، كثاني أكسيد الكربون المضغوط للعمليات الصناعية المبردة أو المجمدة".

في الواقع، يُمكن أن يكون مصدر الطاقة قادمًا من الكهرباء المولدة من ألواح الطاقة الشمسية، أو الحرارة المهدرة من المباني، أو الطاقة الزائدة من توربينات الرياح.

والطاقة التي تُجمع بواسطة ألواح الطاقة الشمسية الخارجية للمبنى، يجري توصيلها عبر مضخة حرارية إلى "البطارية" الكبيرة، بحسب ما نقله الموقع الرسمي لمنظمة "سينتف".

نجاح اختبار نظام تخزين الحرارة

وضع العلماء ما وصفوه بـ"البطارية الحيوية" في حاوية فضية اللون تحتوي على 3 أطنان من المواد متغيرة الطور، وهي سوائل حيوية تعتمد على الزيت النباتي.

ويحتوي نظام تخزين الحرارة -أيضًا- على مبادل حراري لاستخراج الحرارة.

وتمتص المواد متغيرة الطور كميات كبيرة من الحرارة عن طريق تغيير حالتها الفيزيائية من الحالة الصلبة إلى السائلة، ثم تطلقها عند تصلّب المادة.

ويُمكن للبطارية بعد ذلك تسخين الماء البارد وإطلاقه باتجاه أجهزة التبريد وأنظمة التهوية، وبالتالي توفير الهواء الساخن.

وقال سيفو: "إن نظام تخزين الحرارة القائم على المواد متغيرة الطور يقدم بالضبط الأداء الذي توقعناه"، مشيرًا إلى أن فريقه اختبر الجهاز لأكثر من عام في مختبر المباني عديمة الانبعاثات، الذي تديره الجامعة النرويجية للعلوم والتكنولوجيا.

وتابع: "نستخدم أكبر قدر ممكن من الطاقة الشمسية المنتجة ذاتيًا للمبنى. ووجدنا -أيضًا- أن النظام مناسب جدًا لخفض الاستهلاك خلال أوقات الذروة".

نظام أقل تعقيدًا من البطارية التقليدية

وفقًا لتحليل مجموعة الخبراء، فإن شحن البطارية الحيوية قبل الأوقات الأكثر برودة في اليوم، قد يساعد بصفة كبيرة في تقليل استهلاك الكهرباء من الشبكة، مع الاستفادة من التقلبات في السعر الفوري.

وقالت المجموعة: "بالتالي، فإن النظام أقل تعقيدًا بكثير من البطارية التقليدية، ولكنه غير مناسب لجميع المباني. بوصفها تقنية جديدة، فإن تكاليف الاستثمار ما تزال مرتفعة".

ووفقًا لسيفو، تُعد تقنية التخزين المقترحة أبسط بكثير من البطاريات التقليدية، إذ إنها لا تتطلب أي مواد نادرة، مع عمر افتراضي طويل، وقليل من الحاجة للصيانة.

وأضاف: "مع ذلك، فإن التكلفة المحددة باليورو لكل كيلوواط/ساعة هي قابلة للمقارنة أو أقل من البطاريات العادية، دون أن تُنتج بكميات كبيرة حتى الآن"، دون تقديم مزيد من التفاصيل.

يوضح الرسم البياني التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- تطور توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في أوروبا منذ عام 1997 إلى عام 2021:

توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في أوروبا

تسويق البطارية الجديدة

الباحثون الذين طوّروا البطارية الحيوية -أو نظام تخزين الحرارة القائم على المواد متغيرة الطول كما يسميه الخبراء- يعملون على إنشاء شركة بهدف تسويق التكنولوجيا.

وأوضح سيفو: "نتصور أنه بعد عدة أشهر من الاختبار في مختبر المباني عديمة الانبعاثات، يمكننا أن نبدأ بتسويق النظام بأمان".

وأضاف: "لقد أجرينا اتصالات مع العديد من المستخدمين النهائيين المهتمين بتثبيت نظام تجريبي في عام 2023 أو 2024. العديد من هؤلاء شركات صناعية لديها الموارد لتوسيع نطاق النظام".

كما طوّر باحثون آخرون في منظمة "سينتف" مؤخرًا مضخة حرارية صناعية ذات درجة حرارة عالية يُمكن استخدامها مع الماء النقي بوصفها وسيطًا للعمل، ويقال إن درجة حرارتها تصل إلى 180 درجة مئوية.

ويُمكن استخدام المضخة -التي وصفتها مجموعة البحث بأنها "المضخة الحرارية الأكثر سخونة في العالم"- مع العمليات الصناعية المختلفة التي تعتمد على البخار بوصفه ناقلًا للطاقة.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..