ساخت باتری‌های مسی برای ساختمان‌ها

به گزارش می متالز، استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید انرژی حرارتی مورد نیاز بشر برای مصارف روزمره یکی از راه‌های کاهش دی‌اکسیدکربن موجود در جَو است؛ راه‌حلی که انجام آن با استفاده از مس بسیار ارزان و به‌صرفه است. محققانی از اسکاتلند موفق به ساخت باتری‌های حرارتی مسی شده‌اند که امکان ذخیره‌سازی انرژی حرارتی تولیدشده از منابع تجدیدپذیر را دارد. 

تأمین انرژی تجدیدپذیر از منابع خورشیدی و بادی با مشکلاتی روبه‌روست؛ برای مثال میزان انرژی خورشیدی در فصول مختلف سال متغیر است و انرژی بادی نیز در بسیاری موارد غیرقابل‌پیش‌بینی است. چنان‌چه سازوکاری برای ذخیره‌سازی این نوع انرژی‌ها وجود نداشته باشد، تأمین انرژی مورد نیاز مصارف خانگی تقریباً غیرممکن است. این در حالی است که دوسوم مصرف انرژی نهایی در ساختمان‌ها، برای گرم کردن یا خنک نگه داشتن خانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. به همین دلیل است که استفاده از منابعی که انرژی حرارتی را در خود ذخیره کنند منطقی به نظر می‌رسد.

در بسیاری از ساختمان‌ها به‌صورت سنتی برای ذخیره انرژی حرارتی از تانکرهای آب استفاده می‌شد که جای بسیار زیادی را اشغال می‌کردند. محققان دانشگاه ادینبرو و مؤسسه Sunamp تکنولوژی جدیدی با استفاده از لوله‌های مسی کشف کرده‌اند که می‌تواند گرما را در خود نگه دارد. این تکنولوژی که جای کمتری نیز به خود اختصاص می‌دهد یک تکنولوژی کاملاً ایده‌آل برای نصب در ساختمان‌ها است.

این تکنولوژی باتری‌های کوچک و در عین حال با قدرت بالایی هستند که با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده (PCM) تولید شده‌اند. در توضیح باید گفت که انرژی حرارتی را به دو صورت انرژی گرمایی محسوس و نهان می‌توان در مواد ذخیره کرد. مواد تغییر فاز دهنده انرژی را به صورت گرمای نهان ذوب ذخیره می‌کنند. ذخیره انرژی گرمایی توسط مواد به‌صورت نهان به هنگام تغییر فاز آن‌ها از حالت جامد به مایع یا مایع به گاز یا جامد به جامد صورت می‌گیرد.

در این تکنولوژی جدید برای ذخیره گرما از فرمول خاصی از یک نمک هیدرات غیرقابل اشتعال و غیر رسمی و دمای تغییر فاز 58 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شود. با وجود این نمک، اگر PCMها با دمایی بالاتر از 58 درجه سانتی‌گراد گرما ببینید قابلیت ذخیره کردن انرژی حرارتی چهار برابر معمول را پیدا می‌کنند. گرمای اولیه نیز ازطریق سلول‌های خورشیدی به باتری‌های مسی می‌رسد و PCMها کار ذخیره‌سازی انرژی را انجام می‌دهند.

شاید تصور اولیه این باشد که این PCMها هستند که کار اصلی را در این باتری‌ها انجام می‌دهند اما بدون وجود مس PCMها قادر به انجام کارشان نیستند چراکه این لوله‌های مسی هستند که انتقال حرارت به PCMها را انجام می‌دهند. مس چند ویژگی دارد که برای استفاده در این باتری‌ها ایده‌آل است؛ از جمله هدایت حرارتی بالا، خورده نشدن در هنگام تماس با PCM و مهم‌تر خواص ضدمیکروبی آن که باعث می‌شود آب گرم شده توسط این تکنولوژی پاک باشد.

همان‌طور که ذکر شد مهم‌ترین مسأله درباره استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر امکان ذخیره کردن آن است. برای ذخیره کردن انرژی خورشیدی نیاز به مزارع و شبکه‌های برق‌رسانی گسترده است اما در صورت استفاده از این باتری‌های جدید که قیمت‌شان برابر با دیگر وسایل تأمین‌کننده انرژی گرمایی در ساختمان‌هاست و جایی کمتری هم می‌گیرند، دیگر نیازی به شبکه‌های انتقال انرژی بزرگ نیست. 

محققان می‌گویند از این باتری‌های مسی برای خنک کردن خانه‌ها نیز می‌توان استفاده کرد و آن‌ها مشغول کار روی نسخه تهویه مطبوع این تکنولوژی هستند. انتظار می‌رود این تکنولوژی که تأثیر زیادی در کاهش دی‌اکسیدکربن دارد، در ساخت‌وسازهای جدید مورد استفاده قرار گیرد.

کوچک‌ترین باتری ساخته شده با این تکنولوژی توانایی ذخیره 2.5 کیلووات ساعت گرما را دارد که معادل حدود 50 لیتر آب گرم است. باتری‌های بزرگ‌تر ظرفیت ذخیره‌سازی 80 کیلووات ساعت گرما را دارند که معادل بیش از 1500 لیتر آب گرم است که برای تأمین نیازهای یک خانه، اداره یا حتی یک مزرعه کوچک کافی است. این باتری‌ها همچنین هزینه نصب کمتری دارند و 10 برابر سیستم‌های ذخیره‌سازی معمول انرژی عمر می‌کنند.