باطری حرارتی ارتسان از پژوهش تا واقعیت

باطری حرارتی ارتسان 

ارتقاء زمان نگهداری دما بر پایه استفاده از خاک کامپوزیتی ارتسان در باطری حرارتی

استفاده از باتری حرارتی جدیدترین روش برای ذخیره انرژی های تجدید پذیر

مخترعین گروه ارتسان: 

مهندس رضا صغیر(مشاور و مجری بهبود محیط زیست)

مهندس علی فهیمی منش(کارشناس ارشد عمران)

دکتر رضا شمس (مشاور بهبود و بهره وری)

___________________________________________________________________

پژوهشگران فنلاندی یک «باتری شنی» را راه اندازی کرده اند که به خوبی کار می کند و به این ترتیب امکان آن را می دهد تا انرژی پاک را برای چند ماه ذخیره کرد.یکی از مشکلات اصلی تولید انرژی پاک از منابع تجدیدپذیر مانند نور خورشید و باد این است که این منابع همیشه آماده استفاده نیستند و نمی توان انرژی تولیدی در زمان دسترسی زیاد به آنها را برای استفاده در زمان های دیگر ذخیره کرد.روش ابداعی پژوهشگران فنلاندی شامل استفاده از ماسه معمولی است که با گرمای تولید شده از برق ارزان خورشیدی یا بادی شارژ می شود.شن و ماسه گرمای حدود ۵۰۰ درجه سانتیگراد را ذخیره می کند تا در زمستان که تولید انرژی گران تر و مصرف آن بیشتر است برای گرم کردن خانه ها مورد استفاده قرار گیرد.

باتری شنی

___________

در حالی که نگرانی در مورد تامین گرما و نور به ویژه در زمستان طولانی و سرد فنلاند، فکر سیاستمداران و شهروندان را به یک اندازه مشغول کرده، در گوشه ای از نیروگاه کوچکی در غرب فنلاند، فناوری جدیدی ابداع شده که می تواند بخشی از این نگرانی را کاهش دهد.عنصر اصلی در دستگاه جدید حدود ۱۰۰ تن شن و ماسه ساختمانی است که در داخل یک سیلو به رنگ خاکستری انباشته شده است.این توده دانه های شن و ماسه می تواند نشان دهنده راهی ساده و مقرون به صرفه برای ذخیره انرژی و استفاده از آن در زمانی باشد که بیشتر مورد نیاز است.

برق

______

به دلیل نگرانی جهانی از تغییرات آب و هوایی همراه با افزایش سریع قیمت سوخت های فسیلی در چند ماه اخیر، سرمایه گذاری در تولید انرژی های تجدیدپذیر افزایش یافته است.اما در حالیکه پانل های خورشیدی و توربین های بادی جدید را می توان به سرعت به شبکه های توزیع برق اضافه کرد، استفاده از این منابع چالش های جدیدی را در پی دارد.مهم ترین چالش این است که وقتی خورشید نمی درخشد و باد نمی وزد چراغ ها را چگونه می توان روشن نگه داشت؟

تا کنون رایج ترین شیوه برای ذخیره برق نصب باتری های بزرگ بوده که در زمان وفور انرژی شارژ شده و هنگام نیاز به برق، تخلیه می شود.اما در حال حاضر، بیشتر این باتری ها از فلز لیتیوم ساخته می شود که هم تولید آنها نیاز به انرژی زیاد دارد و هم بسیار گران هستند و فقط توانایی ذخیره مقدار محدودی انرژی را دارند.اما در شهر کانکانپا Kankaanpää، یک گروه از مهندسان جوان فنلاندی نصب تجاری اولین باطری شنی را تکمیل کردند. به گفته آنان، این شیوه می تواند مشکل ذخیره کردن انرژی را به روشی ساده و کم هزینه حل کند.مارکو یلونن، یکی از دو بنیانگذار شرکت انرژی شب قطبی که مبتکر این شیوه است می گوید: «هر زمان که تولید زیاد الکتریسیته پاک در دسترس باشد آن را می توانیم برای بعد ذخیره کنیم.»

دستگاه ابتکاری این شرکت در نیروگاه واتاجانکوسکی نصب شده که مسئول شبکه گرمایش منطقه است.

در این روش، برق ارزان قیمت تولیدی از منابع تجدیدپذیر برای گرم کردن شن تا ۵٠٠ درجه به کار می رود. این گرمایش نتیجه مقاومت شن در برابر برق است، یعنی همان نوع مقاومتی که در فلز مورد استفاده در بخاری ها وجود دارد.

شن و ماسه مواد موثری برای ذخیره گرماست و در طول زمان، بخش کمی از این گرما را از دست می دهد. ابداع کنندگان دستگاه جدید می گویند که می توان گرمای تا ۵٠٠ درجه سانتیگراد را برای چند ماه در شن و ماسه ذخیره کرد و وقتی که مقدار برق کمتر و بهای آن بالاتر است، آن را برای گرم کردن آب و انتقال آب گرم جهت گرمایش ساختمان های مسکونی و اداری یا حتی استخرهای محلی به کار برد.

باطری حرارتی ارتسان

ارتقاء باطری حرارتی فنلاند در ایران از پژوهش تا واقعیت

گروه استارت آپ ارتسان بر پایه کاربری باطری حرارتی اقدام به بررسی پیاده سازی این سیستم در ایران نمود و نتایج تحقیقاتی گروه ارتسان توسط سه مخترع تیم به شرح زیر می باشد:

1- استفاده از خاک ارتسان به دلیل نوع کامپوزیت حرارتی آن بسیار بالاتر از خاکهای شنی قابلیت ماندگاری انرژی گرمایی را حفظ می کند بطوریکه در نمودار زیر در در مقایسه با خاکهای مختلف قابلیت حفظ گرمای بسیار بالاتری را دارد

2- قابلیت افزایش دمای باطری حرارتی با خاک ارتسان به دلیل ساختار ملکولی آن تا 1800 درجه سیلسیوس می تواند افزایش پیدا کند این در حالی است که خاک شنی فقط تا نهایتا 600 درجه قابلیت افزایش دما را دارد.

3- ناترازی انرژی در ایران شرایط بحرانی را ایجاد کرده است و استفاده از هر سیستم مقرون به صرفه ای که بر پایه استفاده از جغرافیای ایران و پتانسیل دانشی و کاربردی در جهان باشد می تواند سبب کاهش وضعیت ناترازی فعلی شود.

4-خاک ارتسان به دلیل ترکیب کامپوزیتی آن قابلیت حمایت گرمایی و تجمیع در طول زمان را دارد بطوریکه در طول دوره بررسی در ابتدای شروع دوره حفظ گرما ، دمای خاک علاوه بر حفظ افزایش نیز می یابد. این افزایش در نمودار بالا در ابتدا و نزدیک به انتهای دوره کاملا محسوس می باشد. 

آمادگی گروه ارتسان برای تولید و نصب باطری حرارتی صنعتی و شهری

300 روز آفتابی در ایران ، وجود مناطق دایمی از باد در کشور در مرکز ، شرق و شمال ایران گروه ارتسان را بر آن داشت که بررسی لازم برای ارتقاء سیستم فنلاندی و پیاده سازی در ایران را انجام دهد .

بر پایه تحلیل و بررسی امکان استفاده از سیستم باطری حرارتی قابلیت لازم برای طراحی و تولید باطری های حرارتی برای مجتمعهای صنعتی ، تجاری و خانگی وجود دارد و عملی است و در صورت سرمایه گذاری بخش خصوصی یا دولت اجرای این سیستم که می تواند ناترازی انرژی در ایران را تحت تاثیر قرار دهد توسط گروه ارتسان امکان پذیر در سطح پیالوت یا کشور می باشد. همچنین بصورت باطری های صنعتی با اندازه متناسب با صنایع کوچک می تواند نیاز به بویلر را در کل صنایع غذایی حذف و نیاز به انرژی فسیلی را به صفر برساند .

دکتر رضا شمس 

مدیر پروژه بین المللی ارتسان