فرادرسذخیرهسازی انرژیهای تجدیدپذیر چگونه ممکن است؟
ذخیره‌سازی انرژی یکی از مهم‌ترین فناوری‌های شناخته شده‌ی بشر در تامین نیازها است. این فرایند را کلید رشد اقتصادی، ایجاد اشتغال، از بین بردن فقر و توسعه‌ی جوامع انسانی مخصوصا در بخش‌های روستایی می‌دانند. بر خلاف سوخت فسیلی یا هسته‌ای، میزان و زمان ورود انرژی تجدیدپذیر غالبا از کنترل انسان خارج است.
انرژیهای نو عموما جریانی ناپیوسته از انرژیهای مورد نیاز را تامین می‌کنند. برای درک بهتر، شب‌هنگام یا در هوای ابری امکان استفاده از سلول‌های خورشیدی وجود ندارد. به همین دلیل انطباق عرضه و تقاضا در سرعت تولید و مصرف بسیار مشکل است. توجه کنید که تقاضای انرژی می‌تواند بازه‌ای در تراز ماه‌ها (گرم کردن خانه)، روزها (ایجاد روشنایی) و ثانیه (روشن کردن موتور) داشته باشد.
ذخیره‌سازی انرژی عبارت است از انبار یا جمع‌آوری انرژی در یک قالب خاص به شکلی که در زمان سبقت تقاضا بر عرضه در بازار، قابل توزیع و برگشت باشد. البته ذخیره‌ی نفت، گاز یا زغال‌سنگ نیز نوعی ذخیره‌سازی است. اما عبارت ذخیره‌سازی انرژی تنها برای انرژیهای ثانویه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بازده ذخیره‌سازی انرژی را با مگاژول در مترمکعب یا مگاژول بر کیلوگرم می‌توان سنجید. واحد اول زمانی مهم است که فضای کمی در اختیار کاربر (مانند خانه) باشد. دومین واحد زمانی اهمیت پیدا می‌کند که وزن قابل حمل در سیستم (مانند فضاپیما) محدود است.
ضرورت ذخیره‌سازی انرژی تجدیدپذیر
برای چنین فرآیندی می‌توان چندین دلیل را ذکر کرد، که در زیر به تعدادی از مهم‌ترین آنها پرداخته‌ایم.
۱. بهره‌برداری موثر از انرژی «ناپیوسته» (Intermittent) و متغیر، مانند منابعی همچون نور خورشید، باد و... نیاز به ذخیره‌سازی پایدار و اقتصادی دارد.
۲. در برخی شرایط ممکن است انرژی الکتریکی چه در دریا و چه در خشکی با فاصله‌ای بسیار دورتر از محل مصرف تولید شود. این فاصله ممکن است آنقدر طولانی باشد که کابل‌کشی معمولی از نظر اقتصادی به صرفه نباشد. فناوری‌های ذخیره‌سازی باید قادر به انتقال مطمئن این انرژی به محل مصرف باشند.
۳. خودروهای الکتریکی نیز نیاز به استفاده از یک محل ذخیره‌ی انرژی در خود دارند. با گسترش روزافزون این فناوری، چنین نیازی روز به روز پررنگ‌تر می‌گردد. محل ذخیره انرژی باید با قابلیت بالای اطمینان و کم‌حجم و کم‌وزن باشد.
۴. ذخیره‌سازی انرژی جهت «هموار کردن بار تولید» (Load leveling) در نیروگاه‌های برق برای کاهش هزینه‌ها بسیار ضروری است. فرض کنید یک نیروگاه برق شهر مجاور را تامین می‌کند. در ساعات اوج مصرف، نیروگاه باید با تمام توان برق تولید نماید. اما در ساعات کم مصرف، بخشی از توان نیروگاه باید کاهش یابد. به همین دلیل نیروگاه باید با ظرفیت بیشترین مصرف طراحی و همچنین در برخی ساعات، تجهیزات باید از سرویس خارج شود. حال فرض کنیم با استفاده از فناوری ذخیره‌سازی انرژی بتوان برق تولیدی در ساعات کم‌مصرف را برای ساعات پرمصرف ذخیره کرد. با چنین روشی هم‌زمان نیاز به ظرفیت ساخت نیروگاه پایین می‌آید و تجهیزات در هیچ زمانی از بهره‌برداری خارج نمی‌شوند.
روش‌های ذخیره‌سازی انرژی تجدیدپذیر
انرژی را می‌توان در قالب‌های مختلف ذخیره کرد. این روش‌ها بر مبنای همین قالب طبقه‌بندی می‌گردند. برخی از روش‌های ذخیره‌سازی انرژی به شرح زیر است.
ذخیره‌سازی انرژی به روش مکانیکی
- «ذخیره‌ی تلمبه‌ای» (Pumped storage)
- «ذخیره با هوای فشرده» (Compressed air storage)
- «ذخیره قرص گردان» (Flywheel storage)
ذخیره‌سازی انرژی به روش شیمیایی
- باتری
- ذخیره‌سازی هیدروژن
- «واکنش‌های شیمیایی برگشت‌پذیر» (Reversible chemical reactions storage)
«ذخیره‌سازی انرژی گرمایی» (Thermal (heat) energy storage)
- ذخیره‌سازی گرمای آشکار
- ذخیره‌سازی گرمای نهان
از دیگر روش‌های ذخیره‌سازی نیز می‌توان به ذخیره‌سازی به روش الکترو‌مغناطیس، «ذخیره‌سازی انرژی الکترواستاتیک» (Electrostatic energy storage) و «ذخیره‌سازی به روش زیستی» (Biological storage) اشاره کرد.
در پایان لازم است به این نکته بپردازیم که حوزه‌ی انرژیهای نو بسیار گسترده و رو به رشد است. اگر به چنین موضوعاتی برای مطالعه علاقه دارید، پیشنهاد می‌کنیم به لینک‌های زیر نیز سر بزنید.
- آموزش مقدمه‌ای بر زیست سوخت‌‌ها
- آموزش پیل‌های سوختی — مفاهیم و ساختار
- آموزش مقدماتی کنترل فرآیندهای مهندسی شیمی
- سلول‌های خورشیدی چگونه کار می‌کنند؟
- آينده متعلق به کدام انرژیهای تجدیدپذیر است؟
- هیدروژن و پیل سوختی -- گامی به سوی هوای پاک
^^
