طراحی سیستمی در MIT با توان ذخیره انرژی برای ساعات طولانی

مؤسسه‌ی تکنولوژی ماساچوست (MIT)، سیستمی شبیه به باتری تولید کرده‌اند که انرژی گرمایی را ذخیره و در مواقع نیاز، آن را آزاد می‌کند. سیستم جدید ساخته‌شده، بر مبنای یک ماده‌ی تغییر فازدهنده (PCM) کار می‌کند. زمانی که به آن گرما داده می‌شود، ماده‌ی مورد نظر به مایع تبدیل می‌شود و انرژی ذخیره می‌کند. زمانی که این ماده به‌اندازه‌ی کافی سرد و به جامد تبدیل شود، انرژی از دست می‌دهد.

معمولا، بزرگ‌ترین مشکل مواد تغییر فازدهنده این است که باید به گونه‌ای عایق‌بندی شوند که به‌خوبی بتوانند انرژی را ذخیره کنند. مشکل دیگر این مواد، کنترل آهنگ بازگشت آن‌ها به جامد است. برای حل این مشکلات، محققان MIT مواد تغییر فازدهنده را با سوییچ‌ها‌ی مولکولی ادغام کرده‌اند که هنگام مواجه شدن با نور تغییر شکل می‌دهند. تا زمانی که تابش فرا‌بنفش به ماده تابیده می‌شود، حتی در غیاب گرما، ماده در حالت مایع باقی می‌ماند. پالس نوری دوم، ماده‌ی مرکب را وادار می‌کند تا از دوباره به حالت جامد تغییر شکل دهد و انرژی آزاد کند.

گریس هان، یکی از اعضای پروژه، در خبر MIT گفت:

کاری که ما به‌صورت تکنیکی انجام می‌دهیم، ایجاد مانعی برای انرژی است؛ به‌صورتی که گرمای ذخیره‌شده نتواند سریعا آزاد شود. 

سیستم ساخته‌شده، توانایی ذخیره‌ی ۲۰۰ ژول انرژی به ازای هر گرم از ماده‌ی تغییر فازدهنده دارد و می‌تواند تغییرات دمایی از حدود ۱۰ درجه‌ی سلسیوس (۱۸ درجه فارنهایت) را تحمل کند. این سیستم می‌تواند گرما را به‌مدت ۱۰ ساعت نگهداری کند؛ درحالی‌که استاندارد قبلی ذخیره‌سازی گرما فقط چند دقیقه است که با این مقایسه متوجه اهمیت این سیستم می‌شویم. سازندگان این سیستم بر این باور هستند که با تصحیح سیستم و ادامه‌ی مطالعه و کار در این زمینه، زمان ذخیره‌سازی سیستم افزایش خواهد یافت.

طراحی تیم MIT برای ذخیره‌سازی انرژی گرمایی کاربرد‍‌های فراوانی می‌تواند داشته باشد. این تکنولوژی می‌تواند راه حلی برای تأمین انرژی گرمایی در کشور‌ها‌ی  در حال توسعه باشد که شبکه‌ی تأمین نیرو ندارند. این سیستم نه‌تنها توانایی ذخیره‌ی انرژی حاصل از تابش خورشید دارد، بلکه می‌تواند انرژی اتلافی حاصل از فرایند‌ها را نیز ذخیره کند. به این معنا که می‌تواند انرژی حاصل از کار ماشین آلات سنگین را ذخیره و برای گرم کردن یک محیط زندگی از آن استفاده کند.

سیستم اخیر می‌تواند به مردم شهرها کمک کند تا استفاده‌ی انرژی خود را محدود کنند و محققان این پروژه با مردمی که داوطلب همکاری برای تکمیل کردن آن هستند در ارتباطند. این همکاری به‌منظور تأمین گرما برای پخت غذا در مناطق روستایی هند انجام می‌شود. این سیستم توانایی بیش‌تری برای فراهم کردن انرژی زیر‌بنایی نسبت به شبکه‌ها‌ی نیرو دارد. این ویژگی می‌تواند به باز‌سازی حوادث طبیعی در سراسر جهان کمک کند. به‌عنوان یک مثال ایده‌آل گرایانه، موقعیتی که هم‌اکنون در پرتوریکو ایجاد شده است می‌تواند بسیار بهتر شود.

پدیده‌ی فوق از نظر ماهیتی، یک راه ذخیره‌سازی انرژی است که این انرژی می‌تواند از خورشید یا منابع دیگری باشد که در حال اتلاف هستند. اگر بتوانیم این سیستم را به‌صورت گسترده به کار بگیریم، می‌توانیم مدیریت بهتری بر منابع سوخت فسیلی زمین داشته باشیم.