تولید سوخت مایعی که می‌تواند انرژی خورشیدی را تا ۱۸ سال نگهداری کند

مهم نیست که انرژی خورشیدی چقدر فراوان یا چقدر تجدیدپذیر است؛ این انرژی مشکلی همراه خود دارد: هنوز هم راه ارزان و کارآمدی برای ذخیره‌ی بلندمدت انرژی تولیدی آن وجود ندارد. صنعت انرژی خورشیدی برای مدتی درگیر این موضوع است اما سال گذشته در مجموعه‌ای از چهار مقاله، راه‌حل جدیدی برای حل این مشکل ارائه شده است. دانشمندان دانشگاه چالمرز سوئد، مایع خاصی تولید کرده‌اند که سوخت حرارتی خورشیدی نامیده می‌شود و می‌تواند انرژی حاصل از نور خورشید را به خوبی برای بیش از یک دهه ذخیره کند. جفری گراسمن مهندسی که با این مواد کار می‌کند، در مصاحبه با بی‌بی‌سی گفت:

مایع حرارتی خورشیدی چیزی شبیه یک باتری قابل شارژ است اما به جای برق، شما نور خورشید را به آن وارد می‌کنید و هر زمان که نیاز داشته باشید، آن انرژی را به‌صورت گرما از آن می‌گیرید.

این مایع در واقع مولکولی به شکل مایع است که دانشمندان دانشگاه چالمرز برای بیش از یک سال روی آن کار کرده‌اند. این ملکول از عناصر کربن، هیدروژن و نیتروژن تشکیل شده است و وقتی که در معرض نور خورشید قرار گیرد، تبدیل به مولکولی غیرمعمولی می‌شود: پیوندهای موجود بین اتم‌های آن بازآرایی شده و این مولکول تبدیل به نسخه‌ای پرانرژی از خودش می‌شود که به آن یک ایزومر گفته می‌شود. مثل شکاری که در تله می‌افتد، انرژی حاصل از خورشید بین پیوندهای شیمیایی محکم این ایزومر به دام افتاده و حتی در شرایطی که دمای موکلول به دمای معمولی اتاق هم برسد، این انرژی در آنجا باقی می‌ماند. هنگامی که به این انرژی نیاز باشد، مثلا در شب یا زمستان، این مایع به‌آسانی با استفاده از یک کاتالیزور به حالت اولیه باز می‌گردد و انرژی موجود در پیوندهای آن به شکل گرما آزاد می‌شود. کاسپر یکی از اعضای این گروه پژوهشی می‌گوید:

انرژی در این ایزومر می‌تواند تا ۱۸ سال ذخیره شود و زمانی که ما بخواهیم آن انرژی را استخراج و مورد استفاده قرار دهیم، مقدار گرمایی که تولید می‌شود، بیش از حد انتظار است.

یک نمونه‌ی اولیه از این سیستم انرژی روی سقف ساختمان دانشگاه قرار داده شده و به‌گفته‌ی پژوهشگران نتایج آن توجه سرمایه‌گذاران زیادی را به خود جذب کرده است. این دستگاه تولید انرژی تجدید‌پذیر و عاری از آلودگی‌های گازی، از یک صفحه‌ی منعکس‌کننده‌ی مقعر تشکیل شده است که در مرکز آن لوله‌ای قرار گرفته که نور خوشید را همچون یک دیش ماهواره ردیابی می‌کند. این سیستم به روش چرخشی کار می‌کند. مایع درون لوله‌های شفاف پمپ شده و توسط نور خوشید گرم می‌شود. در این وضعیت ملکول‌های اولیه (norbornadiene) به ایزومر پرانرژی خود (quadricyclane) تبدیل می‌شوند. سپس این مایع با حداقل افت انرژی در دمای اتاق ذخیره می‌شود. هنگامی که به انرژی نیاز باشد، این مایع از یک کاتالیزور خاصی که مولکول پرانرژی را به فرم معمول آن باز می‌گرداند، رد می‌شود و موجب گرم شدن مایع تا ۶۳ درجه‌ی سانتیگراد می‌شود. این گرما قبل از اینکه دوباره به سقف برگردد، می‌تواند در سیستم‌های گرامایشی خانگی مورد استفاده قرار بگیرد. پژوهشگران، این مایع را برای بیش از ۱۲۵ بار در این چرخه قرار دادند و بدون وارد آمدن آسیبی به این مولکول، بارها گرمای آن را برداشته و آن را مجددا گرم کردند. کاسپر می‌گوید:

ما اخیرا به دستاوردهای قابل‌توجهی در این زمینه رسیده‌ایم و امروز ما یک سیستم تولید انرژی سالم داریم که در تمام طول سال کار می‌کند.

پژوهشگران ادعا می‌کنند که مایع آن‌ها می‌تواند در حدود ۲۵۰ وات-ساعت انرژی را در هر کیلوگرم نگهداری کند که چیزی در حدود دو برابر ظرفیت انرژی باتری‌های Powerwall شرکت تسلا است. با این حال هنوز هم جای پیشرفت زیادی است. پژوهشگران بر این باورند که با ایجاد اصلاحات بیشتر، می‌توانند گرمای بیشتری از این سیستم تولید کنند. کاسپر می‌گوید:

کارهای زیادی برای انجام دادن وجود دارد. ما فقط سیستم را راه‌اندازی کرده‌ایم. اکنون لازم است اطمینان حاصل کنیم که طراحی همه چیز بهینه است.

به عقیده‌ی کاسپر اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، این تکنولوژی می‌تواند تا ده سال آینده برای استفاده‌های تجاری در دسترس قرار گیرد.