Teknolojia hii ya uhifadhi wa nishati ilishinda Tuzo la Uvumbuzi Bora la EU la 2022, nafuu mara 40 kuliko betri ya lithiamu-ion.

Uhifadhi wa nishati ya joto kwa kutumia silicon na ferrosilicon kama kati inaweza kuhifadhi nishati kwa gharama ya chini ya euro 4 kwa kilowati-saa, ambayo ni mara 100.

bei nafuu kuliko betri ya sasa ya lithiamu-ioni isiyobadilika.Baada ya kuongeza chombo na safu ya insulation, gharama ya jumla inaweza kuwa kama euro 10 kwa kilowati-saa,

ambayo ni nafuu zaidi kuliko betri ya lithiamu ya euro 400 kwa kilowati-saa.

Kuendeleza nishati mbadala, kujenga mifumo mipya ya nguvu na kusaidia uhifadhi wa nishati ni kikwazo ambacho ni lazima kushinda.

Asili ya nje ya sanduku ya umeme na tete ya uzalishaji wa nishati mbadala kama vile nguvu ya picha na nishati ya upepo hufanya usambazaji na mahitaji.

ya umeme wakati mwingine hailingani.Kwa sasa, udhibiti huo unaweza kurekebishwa na uzalishaji wa umeme wa makaa ya mawe na gesi asilia au umeme wa maji ili kufikia utulivu.

na kubadilika kwa nguvu.Lakini katika siku zijazo, pamoja na uondoaji wa nishati ya mafuta na ongezeko la nishati mbadala, uhifadhi wa nishati nafuu na ufanisi.

usanidi ndio ufunguo.

Teknolojia ya uhifadhi wa nishati imegawanywa katika uhifadhi wa nishati ya mwili, uhifadhi wa nishati ya kielektroniki, uhifadhi wa nishati ya joto na uhifadhi wa nishati ya kemikali.

Kama vile uhifadhi wa nishati kimitambo na uhifadhi wa pampu ni mali ya teknolojia halisi ya uhifadhi wa nishati.Njia hii ya kuhifadhi nishati ina bei ya chini na

ufanisi mkubwa wa uongofu, lakini mradi huo ni mkubwa, umezuiwa na eneo la kijiografia, na muda wa ujenzi pia ni mrefu sana.Ni vigumu

kukabiliana na mahitaji ya kilele ya kunyoa ya nguvu ya nishati mbadala tu kwa hifadhi ya pumped.

Kwa sasa, hifadhi ya nishati ya kielektroniki ni maarufu, na pia ndiyo teknolojia mpya ya kuhifadhi nishati inayokua kwa kasi zaidi duniani.Nishati ya kielektroniki

uhifadhi unategemea zaidi betri za lithiamu-ioni.Kufikia mwisho wa 2021, uwezo uliowekwa wa uhifadhi mpya wa nishati ulimwenguni umezidi milioni 25.

kilowati, ambayo sehemu ya soko ya betri za lithiamu-ioni imefikia 90%.Hii ni kutokana na maendeleo makubwa ya magari ya umeme, ambayo hutoa a

hali ya matumizi makubwa ya kibiashara ya uhifadhi wa nishati ya kielektroniki kulingana na betri za lithiamu-ioni.

Walakini, teknolojia ya uhifadhi wa nishati ya betri ya lithiamu-ion, kama aina ya betri ya gari, sio shida kubwa, lakini kutakuwa na shida nyingi linapokuja suala hili.

kusaidia hifadhi ya muda mrefu ya nishati ya kiwango cha gridi.Moja ni tatizo la usalama na gharama.Ikiwa betri za lithiamu ion zimewekwa kwa kiwango kikubwa, gharama itaongezeka,

na usalama unaosababishwa na mkusanyiko wa joto pia ni hatari kubwa iliyofichwa.Nyingine ni kwamba rasilimali za lithiamu ni ndogo sana, na magari ya umeme hayatoshi,

na haja ya hifadhi ya muda mrefu ya nishati haiwezi kufikiwa.

Jinsi ya kutatua shida hizi za kweli na za haraka?Sasa wanasayansi wengi wamezingatia teknolojia ya kuhifadhi nishati ya joto.Mafanikio yamefanywa ndani

teknolojia na utafiti husika.

Mnamo Novemba 2022, Tume ya Ulaya ilitangaza mradi wa kushinda tuzo ya "EU 2022 Innovation Rada Award", ambapo "AMADEUS"

mradi wa betri uliotengenezwa na timu ya Taasisi ya Teknolojia ya Madrid nchini Uhispania ulishinda Tuzo la Ubunifu Bora la EU mnamo 2022.

"Amadeus" ni mfano wa betri wa mapinduzi.Mradi huu, ambao unalenga kuhifadhi kiasi kikubwa cha nishati kutoka kwa nishati mbadala, ulichaguliwa na Ulaya

Tume kama moja ya uvumbuzi bora zaidi mnamo 2022.

Aina hii ya betri iliyoundwa na timu ya wanasayansi wa Uhispania huhifadhi nishati ya ziada inayozalishwa wakati nishati ya jua au upepo ni ya juu katika mfumo wa nishati ya joto.

Joto hili hutumika kupasha joto nyenzo (aloi ya silicon inasomwa katika mradi huu) hadi digrii zaidi ya 1000 Celsius.Mfumo una chombo maalum na

sahani ya mafuta ya photovoltaic inayotazama ndani, ambayo inaweza kutoa sehemu ya nishati iliyohifadhiwa wakati mahitaji ya nishati ni makubwa.

Watafiti walitumia mlinganisho kueleza mchakato huo: "Ni kama kuweka jua kwenye sanduku."Mpango wao unaweza kuleta mapinduzi katika uhifadhi wa nishati.Ina uwezo mkubwa wa

kufikia lengo hili na imekuwa jambo muhimu katika kukabiliana na mabadiliko ya hali ya hewa, ambayo yanafanya mradi wa "Amadeus" kuwa tofauti na miradi zaidi ya 300 iliyowasilishwa.

na alishinda Tuzo la Uvumbuzi Bora la EU.

Mratibu wa Tuzo ya Uvumbuzi ya Rada ya EU alielezea: "Jambo la muhimu ni kwamba hutoa mfumo wa bei nafuu ambao unaweza kuhifadhi kiasi kikubwa cha nishati kwa

muda mrefu.Ina msongamano mkubwa wa nishati, ufanisi wa juu wa jumla, na hutumia vifaa vya kutosha na vya gharama nafuu.Ni mfumo wa msimu, unaotumika sana, na unaweza kutoa

joto safi na umeme unapohitajika."

Kwa hivyo, teknolojia hii inafanyaje kazi?Je, ni matukio gani ya siku za usoni ya matumizi na matarajio ya kibiashara?

Ili kuiweka kwa urahisi, mfumo huu hutumia nguvu ya ziada inayozalishwa na nishati mbadala ya muda mfupi (kama vile nishati ya jua au nishati ya upepo) kuyeyusha metali za bei nafuu,

kama vile silicon au ferrosilicon, na hali ya joto ni ya juu kuliko 1000 ℃.Aloi ya silicon inaweza kuhifadhi kiasi kikubwa cha nishati katika mchakato wake wa kuunganisha.

Aina hii ya nishati inaitwa "latent joto".Kwa mfano, lita moja ya silicon (karibu kilo 2.5) huhifadhi zaidi ya saa 1 ya nishati katika fomu.

ya joto fiche, ambayo ni nishati hasa iliyo katika lita moja ya hidrojeni kwa shinikizo la 500 bar.Hata hivyo, tofauti na hidrojeni, silicon inaweza kuhifadhiwa chini ya anga

shinikizo, ambayo inafanya mfumo wa bei nafuu na salama.

Ufunguo wa mfumo ni jinsi ya kubadilisha joto lililohifadhiwa kuwa nishati ya umeme.Silicon inapoyeyuka kwa joto la zaidi ya 1000 º C, inang'aa kama jua.

Kwa hiyo, seli za photovoltaic zinaweza kutumika kubadili joto la radiant katika nishati ya umeme.

Kinachojulikana kama jenereta ya mafuta ya photovoltaic ni kama kifaa kidogo cha photovoltaic, ambacho kinaweza kuzalisha nishati mara 100 zaidi ya mitambo ya jadi ya nishati ya jua.

Kwa maneno mengine, ikiwa mita moja ya mraba ya paneli za jua hutoa watts 200, mita moja ya mraba ya paneli za photovoltaic za joto zitazalisha kilowati 20.Na si tu

nguvu, lakini pia ufanisi wa uongofu ni wa juu.Ufanisi wa seli za photovoltaic za joto ni kati ya 30% na 40%, ambayo inategemea joto.

ya chanzo cha joto.Kwa kulinganisha, ufanisi wa paneli za jua za photovoltaic za kibiashara ni kati ya 15% na 20%.

Matumizi ya jenereta za photovoltaic za joto badala ya injini za jadi za mafuta huepuka matumizi ya sehemu zinazohamia, maji na kubadilishana joto tata.Kwa njia hii,

mfumo mzima unaweza kuwa wa kiuchumi, compact na noiseless.

Kulingana na utafiti, seli zilizofichwa za picha za mafuta zinaweza kuhifadhi kiasi kikubwa cha mabaki ya nguvu zinazoweza kurejeshwa.

Alejandro Data, mtafiti aliyeongoza mradi huo, alisema: “Sehemu kubwa ya umeme huo itazalishwa kunapokuwa na ziada katika uzalishaji wa umeme wa upepo na upepo,

hivyo itauzwa kwa bei ya chini sana kwenye soko la umeme.Ni muhimu sana kuhifadhi umeme huu wa ziada katika mfumo wa bei nafuu sana.Ina maana sana

kuhifadhi umeme wa ziada katika mfumo wa joto, kwa sababu ni mojawapo ya njia za bei nafuu zaidi za kuhifadhi nishati."

2. Ni mara 40 nafuu kuliko betri ya lithiamu-ion

Hasa, silicon na ferrosilicon zinaweza kuhifadhi nishati kwa gharama ya chini ya euro 4 kwa kilowati-saa, ambayo ni nafuu mara 100 kuliko lithiamu-ion ya sasa ya kudumu.

betri.Baada ya kuongeza chombo na safu ya insulation, gharama ya jumla itakuwa kubwa zaidi.Walakini, kulingana na utafiti, ikiwa mfumo ni mkubwa wa kutosha, kawaida zaidi

kuliko masaa 10 ya megawati, labda itafikia gharama ya euro 10 kwa kilowati saa, kwa sababu gharama ya insulation ya mafuta itakuwa sehemu ndogo ya jumla.

gharama ya mfumo.Hata hivyo, gharama ya betri ya lithiamu ni kuhusu euro 400 kwa kilowatt-saa.

Tatizo moja ambalo mfumo huu unakabiliwa nalo ni kwamba sehemu ndogo tu ya joto lililohifadhiwa hubadilishwa kuwa umeme.Je, ufanisi wa uongofu katika mchakato huu ni upi?Jinsi ya

tumia nishati ya joto iliyobaki ndio shida kuu.

Walakini, watafiti wa timu hiyo wanaamini kuwa haya sio shida.Ikiwa mfumo ni wa bei nafuu, 30-40% tu ya nishati inahitaji kurejeshwa kwa namna ya

umeme, ambayo itawafanya kuwa bora kuliko teknolojia zingine za gharama kubwa zaidi, kama vile betri za lithiamu-ioni.

Aidha, 60-70% iliyobaki ya joto isiyobadilishwa kuwa umeme inaweza kuhamishiwa moja kwa moja kwenye majengo, viwanda au miji ili kupunguza makaa ya mawe na asili.

matumizi ya gesi.

Joto huchangia zaidi ya 50% ya mahitaji ya nishati duniani na 40% ya uzalishaji wa kaboni dioksidi duniani.Kwa njia hii, kuhifadhi nishati ya upepo au photovoltaic katika latent

seli za photovoltaic za joto haziwezi tu kuokoa gharama nyingi, lakini pia kukidhi mahitaji makubwa ya joto ya soko kupitia rasilimali zinazoweza kurejeshwa.

3. Changamoto na matarajio ya baadaye

Teknolojia mpya ya uhifadhi wa mafuta ya photovoltaic iliyoundwa na timu ya Chuo Kikuu cha Teknolojia cha Madrid, ambayo hutumia vifaa vya aloi ya silicon, ina

faida katika gharama ya nyenzo, joto la uhifadhi wa mafuta na wakati wa kuhifadhi nishati.Silicon ni kipengele cha pili kwa wingi katika ukoko wa dunia.Gharama

kwa tani moja ya mchanga wa silika ni dola 30-50 tu, ambayo ni 1/10 ya nyenzo za chumvi iliyoyeyuka.Aidha, mafuta ya kuhifadhi joto tofauti ya mchanga silika

chembe ni kubwa zaidi kuliko ile ya chumvi iliyoyeyuka, na joto la juu la uendeshaji linaweza kufikia zaidi ya 1000 ℃.Joto la juu la uendeshaji pia

husaidia kuboresha ufanisi wa jumla wa nishati ya mfumo wa uzalishaji wa nishati ya photothermal.

Timu ya Datus sio pekee inayoona uwezo wa seli za joto za photovoltaic.Wana wapinzani wawili wenye nguvu: Taasisi ya Massachusetts ya kifahari

Teknolojia na kuanzisha California Antola Energy.Mwisho unazingatia utafiti na ukuzaji wa betri kubwa zinazotumiwa katika tasnia nzito (kubwa

mlaji wa mafuta), na kupata dola za Marekani milioni 50 ili kukamilisha utafiti huo Februari mwaka huu.Bill Gates's Breakthrough Energy Fund ilitoa baadhi

fedha za uwekezaji.

Watafiti katika Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts walisema kuwa modeli yao ya seli ya mafuta ya photovoltaic imeweza kutumia tena 40% ya nishati inayotumika kupasha joto.

vifaa vya ndani vya betri ya mfano.Walielezea: "Hii inaunda njia ya ufanisi mkubwa na kupunguza gharama ya uhifadhi wa nishati ya joto,

kuifanya iwezekane kuondoa kaboni kwenye gridi ya umeme."

Mradi wa Taasisi ya Teknolojia ya Madrid haujaweza kupima asilimia ya nishati inaweza kurejesha, lakini ni bora kuliko mfano wa Marekani.

katika kipengele kimoja.Alejandro Data, mtafiti aliyeongoza mradi huo, alielezea: "Ili kufikia ufanisi huu, mradi wa MIT lazima uongeze joto

digrii 2400.Betri yetu inafanya kazi kwa digrii 1200.Kwa joto hili, ufanisi utakuwa chini kuliko wao, lakini tuna matatizo kidogo sana ya insulation ya joto.

Baada ya yote, ni ngumu sana kuhifadhi vifaa kwa digrii 2400 bila kusababisha upotezaji wa joto.

Bila shaka, teknolojia hii bado inahitaji uwekezaji mkubwa kabla ya kuingia sokoni.Mfano wa sasa wa maabara una chini ya 1 kWh ya hifadhi ya nishati

uwezo, lakini kufanya teknolojia hii kuwa na faida, inahitaji zaidi ya MWh 10 ya uwezo wa kuhifadhi nishati.Kwa hiyo, changamoto inayofuata ni kupanua ukubwa wa

teknolojia na kupima uwezekano wake kwa kiwango kikubwa.Ili kufanikisha hili, watafiti kutoka Taasisi ya Teknolojia ya Madrid wamekuwa wakijenga timu

kuifanya iwezekane.