نسمع كثيرا عن البطاريات الحرارية الكهروضوئية. وسوف نتحدث عنها في السطور التالية لما لها من أهمية كبيرة. فلقد اكتسبت مصادر الطاقة المتجددة دورًا مركزيًا في نموذج الطاقة للبلدان الملتزمة بالحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. ومع ذلك ، فإن الطبيعة المتقطعة لبعض مصادر الطاقة هذه ، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح ، تشكل تحديًا يجب التغلب عليه.
البطاريات الحرارية الكهروضوئية
سبب هذا التحدي هو الحاجة إلى وجود أنظمة تخزين قادرة على تجميع فائض الطاقة الذي يتم إنتاجه في أوقات التوليد الأقصى لاستخدامه عند انخفاض إنتاج الطاقة. سواء كانت تتعايش مع مصادر الطاقة الاحتياطية الأخرى ، مثل الطاقة النووية ، فإن مصادر الطاقة المتجددة تحتاج إلى التحالف مع تقنيات تخزين رخيصة وتنافسية.
لحسن الحظ ، هناك العديد من الحلول التي يمكن أن تسير جنبًا إلى جنب مع الطاقات المتجددة لتعمل كمكمل قادر على تخزين الطاقة الفائضة عند الضرورة. من بين هذه التقنيات تصنيع الهيدروجين أو الضخ الهيدروكهربائي أو تخزين الطاقة باستخدام الهواء المضغوط ، لكن لا يمكننا تجاهل أحد الخيارات الأكثر وضوحًا: البطاريات.
ليس هناك شك في أنها تتناسب مع سيناريو الاستخدام هذا ( تثبت البطاريات الحرارية الكهروضوئية Megapack من Tesla ذلك) ، لكنهم بحاجة إلى زيادة قدرتهم التنافسية لإثبات وجودهم كخيار مفضل في تطوير البنى التحتية الكبيرة لتخزين الطاقة.
هذا هو السياق الذي صمم فيه فريق من الباحثين من معهد الطاقة الشمسية التابع لجامعة البوليتكنيك في مدريد تقنية بطاريات جديدة أرخص على الورق وأكثر كفاءة من حلول الليثيوم أيون المستخدمة حاليًا على نطاق واسع. وذلك لأن العنصر الكيميائي الذي يستخدمونه لاحتواء كميات كبيرة من الطاقة وفير ورخيص نسبيًا.
السيليكون هو الحليف العظيم للبطاريات الحرارية (وليس الليثيوم)
تتطلب أرخص إستراتيجيات تخزين الطاقة التي نعرفها تخزينها على شكل حرارة. في مقال نُشر في المجلة العلمية Joule ، اقترح باحثون من معهد الطاقة الشمسية استخدام الطاقة الفائضة التي تنتجها منشآت الرياح والطاقة الشمسية في أوقات التوليد القصوى لإذابة بعض المعادن القادرة على الاحتفاظ بالحرارة لفترة طويلة. وفقًا لهم ، فإن المرشحين المثاليين نظرًا لسعرهم المنخفض وخصائصهم الفيزيائية والكيميائية المثلى هم سبائك السيليكون .
يمكن صهر هذه المعادن بتعريضها لدرجة حرارة تزيد عن 1000 درجة مئوية
بحيث تظل الطاقة اللازمة للاستثمار في هذه العملية محصورة في المادة نفسها على شكل حرارة كامنة. وفقًا لهؤلاء الباحثين ، فإن لترًا واحدًا من السيليكون المصهور قادر على تخزين أكثر من 1 كيلو وات في الساعة ، علاوة على ذلك ، يتم الحفاظ على هذه الطاقة الحرارية لفترة زمنية يمكن أن تتراوح من 10 ساعات إلى عدة أيام ، بافتراض معدل تبديد معتدل جدًا .
اقرأ أيضا الشكوك الخمسة التي يجب عليك حلها إذا كنت تخطط لشراء سيارة كهربائية
من هنا يمكن استعادة الطاقة المخزنة كحرارة كامنة في عناصر السيليكون المصهور بطريقتين: في شكل حرارة أو كهرباء. يدعي مؤلفو هذه الدراسة أن 50٪ من الطلب على الطاقة لسكان العالم يتم احتسابه على أنه حرارة ، واستعادته من السيليكون المصهور لا يتطلب إجراء أي نوع من التحول ، لذا فإن الخسائر التي تحدث تحدث عند نوع واحد من تتحول الطاقة إلى طاقة أخرى.
من الممكن أيضًا استعادة الطاقة المخزنة في شكل حرارة كامنة ككهرباء ، على الرغم من أنه في هذا السيناريو ، كما هو منطقي ، من الضروري مواجهة تحول الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية / الحرارية الكهروضوئية . يقترح هؤلاء الباحثون معالجته من خلال الاستفادة من خاصية شيقة للغاية للسيليكون: قدرته على إصدار كمية كبيرة من الضوء عند تعرضه لدرجة حرارة عالية جدًا.
