محققان آلمانی ابداع کردند

استفاده از گرمایش خورشید هنگام شب با رآکتور هیدروژنی

محققان آلمانی موفق به ابداع سیستمی شدند که بتوان از گرمای خورشید در شب نیز استفاده کرد.

کد خبر: ۲۰۴۵۵۱

تاریخ: ۰۶ اسفند ۱۳۹۶ - ۱۲:۱۴

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از گیزمگ، خورشید می‌تواند مقدار نامحدودی از انرژی را فراهم کند، اما یک نکته مهم وجود دارد؛ شب باید چه کرد؟ برای تقریبا نیمی از روز، امکانات و دستگاه‌هایی که به انرژی خورشیدی متکی هستند، یا باید انرژی اضافی را ذخیره کنند و یا خاموش شوند. این روند به ویژه برای نیروگاه‌های متمرکز انرژی خورشیدی(CSP) که در معرض حرارت قرار دارند، مخرب است.

در حال حاضر، دانشمندان "مرکز هوافضای آلمان" یک راکتور خورشیدی مفهومی تحت عنوان "CONTISOL" را آزمایش کرده‌اند که همچنین شامل یک سیستم ذخیره انرژی حرارتی است و اجازه می‌دهد تا فعالیتش را هم در روز و هم در شب ادامه دهد.

در حالی که سیستم‌های فتوولتائیک بر پایه جذب نور خورشید هستند، سیستم‌های CSP بر پایه جذب گرما از خورشید هستند.

این کار اغلب به صورت امکاناتی ساخته شده از یک مجموعه از آینه‌ها انجام می‌شود که منعکس کننده نور خورشید به سوی گیرنده‌های برج اصلی می‌باشد و از گرما برای ایجاد واکنش‌های ترموشیمیایی استفاده می‌کند.

این روند ممکن است شامل تبدیل آب به بخار برای به حرکت درآورن توربین یا در مورد "کنتیسول"(CONTISOL)، تولید هیدروژن با تجزیه بخار آب به اجزای تشکیل دهنده آن باشد.

برای انجام این کار، رآکتور نیاز به رسیدن به درجه حرارت بین 800 تا 900 درجه سانتی‌گراد دارد. این کار هنگامی که خورشید درخشان است، به خوبی انجام می‌گیرد اما با آمدن تاریکی، سیستم خنک می‌شود و اتلاف وقت و حرارت صورت می‌گیرد.

مفهوم "کنتیسول" برای حل این مشکل طراحی شده است. در طول روز، نور خورشید، دو محفظه پر از هوا را گرم می‌کند. هنگامی که گرم شد، هوا در یک محفظه به رآکتور منتقل می‌شود تا واکنش ترموشیمیایی را برای تولید هیدروژن راه‌اندازی کند. در حالی که محفظه دیگر به سادگی انرژی را ذخیره می‌کند.

هنگامی که خورشید غروب می‌کند، سیستم می‌تواند هوای گرم را از محفظه ذخیره‌سازی بکشد و همچنان از آن در رآکتور استفاده کند.

"جاستین لَپ"، نویسنده اصلی مقاله‌ای است که اجرای آزمایش کنتیسول می‌گوید: رآکتورهای خورشیدی در گذشته، هنگام غروب خورشید و با آمدن شب و حتی ابری شدن هوا دچار مشکل می‌شدند. بنابراین، ایده اصلی کنتیسول این بود که دو رآکتور را با هم بسازیم؛ جایی که نور خورشید به طور مستقیم پردازش شیمیایی را انجام می‌دهد و از طرف دیگر رآکتور دوم انرژی را ذخیره می‌کند.

وی افزود: در کانال‌های شیمیایی، دمای بالای مواد، واکنش شیمیایی را تحریک می‌کنند و از تغییرات واکنش دهنده‌ها منجر به تولید محصولات درون این کانال‌ها می‌شوند و در کانال‌های هوا، هوای خنک‌تر در جلو حرکت می‌کند و هوای گرم‌تر از پشت جریان پیدا می‌کند.

برای آزمایش این سیستم، یک تیم از مرکز هوافضای آلمان یک نمونه اولیه کوچک را در معرض گرمای خورشید شبیه‌سازی کرد. این دستگاه با موفقیت در دمای 850 درجه سانتی‌گراد و توان پنج کیلو وات عمل کرد. البته این میزان به طور کلی کم است، اما هدف این بود که توانایی عملکرد رآکتور آزمایش شود و برای استفاده تجاری، بزرگتر شود.

"لپ" می‌گوید: این مقیاس یک نمونه اولیه علمی برای ما است که به درک نحوه کنترل آن به ما کمک می‌کند. این سیستم در مقیاس 5 کیلو وات تجاری‌سازی نخواهد شد. مقیاس تجاری 1 تا 5 مگاوات کمترین حد آن است و کوچکترین رآکتورهای صنعتی در مقیاس کوچک چنین مقیاسی دارند و می‌تواند تا 100 مگاوات و حتی بیشتر نیز ساخته شوند.

پیش از اینکه این اتفاق حاصل شود، گروه محققان قصد دارد تا طراحی و آزمایش مواد مورد استفاده و فرایندهای شیمیایی مورد نیاز را ادامه دهد.

این تحقیق در مجله Applied Thermal Engineering منتشر شده است.