بطور كلي هماهنگ ساختن ميزان تقاضاي انرژي مصرف كنندگان با تغييرات انرژي خورشيدي كار مشكلي مي باشد. بنابراين ذخيره سازي انرژي خورشيد يكي از مسائل اساسي در تحقيقات در حال انجام در مورد استفاده از انرژي خورشيدي مي باشد. بطور كلي روشهاي ذخيره انرژي خورشيدي را مي توان به سه گروه تقسيم بندي كرد:

1 – ذخيره سازي آشكار گرما  ( Sensible  Heat  Storage )   

در سيستمهاي انرژي خورشيدي با دماي متوسط و كم، آب و سنگ بهترين و ارزانترين واسطه ذخيره انرژي هستند. انرژي گرمايي جمع آوري شده توسط كلكتورهاي انرژي خورشيدي ، دماي جسم واسط را افزايش داده، بنابراين انرژي گرمايي در آن ذخيره مي شود. هنگام نياز، انرژي گرمايي براي استفاده بازيابي مي شود.

2 – ذخيره سازي پنهان گرما  ( Latent  Heat  Storage )

براي اين نوع ذخيره سازي ، لازم است واسطه ذخيره ساز انرژي، داراي ويژگيهايي از قبيل قابليت جذب انرژي زياد، تغييرات كوچك در حجم و اندازه، ثبات شيميايي و تكرارپذيري خوب، باشد. در حال حاضر معمولا" سولفات ، نيترات و هيدروكربناتها بعنوان واسطه ذخيره انرژي بكار مي روند.

3 – ذخيره سازي انرژي از طريق واكنش شيميايي ( Chemical  Reaction  Energy  Storage )

در اين روش، واكنش گرماگير ( endothermic  ) مواد شيميايي براي ذخيره انرژي گرمايي بكار مي رود هنگامي كه واكنش معكوس انجام گيرد، گرما قابل بازيابي است . معمولا" اكسيدهاي غير آلي بعنوان ماده واسط بكار برده مي شوند .

روش ذخيره انرژي خورشيدي با استفاده از زئولايتها

زئولايت ، آلومينيوسيليكات معدني قليايي يا فلز خاكي قليايي است كه داراي كريستال آب مي باشد.

فرمول شيميايي عمومي آن بصورت زير است :

A _m  X _p  O _{2 p}  . n H ₂ O

كه بجاي A  : S r , Ba , K , Na , Ca  وبجاي   Al : Xو Si قرار مي گيرد. در ساختار آلومينوسيليكات زئولايتها فضاهاي خالي بين كريستالي بين 20 تا 50 در صد حجم كريستال را تشكيل مي دهند. هنگامي كه زئولايتها حرارت داده شوند، مولكولهاي آب بين كريستالي تا اندازه اي يا بطور كامل خارج مي شوند. بعد از خارج شدن آب ، مولكولهاي آب مجددا" مي توانند از طريق هوا يا آب جذب شوند و بدين ترتيب ساختار شبكه كريستالي زئولايت آسيب نخواهد ديد.

زئولايتها در واكنش جذب آب بشدت گرمازا هستند . ويژگي جذب و دفع آب ، از زئولايت يك ماده جديد براي جذب انرژي خورشيدي ساخته است . ماداميكه زئولايتهائي كه آب خود را از دست داده اند دور از آب نگه داشته شوند، انرژي گرمايي ذخيره شده در آنها را مي توان تا هر زمان دلخواه محفوظ نگه داشت. هنگامي كه نياز به بازيابي انرژي گرمايي زئولايتها مي باشد، مي توانيم با كنترل سرعت جذب آب ، سرعت خروج انرژي را كنترل كنيم . بنابراين زئولايتها قابليتهاي بهتري نسبت به روشهاي جذب انرژي كه پيشتر گفته شد دارند.

معمولا" زئولايت مصنوعي 13 X  بعنوان ماده ذخيره كننده انرژي انتخاب مي شود. براي مقايسه توانائي جذب گرماي زئولايت مصنوعي با زئولايتهاي طبيعي آزمايش زير انجام گرفته است.

نمونه هايي از زئولايتهاي طبيعي كه داراي خواص لازم بوده را انتخاب كرده و اين نمونه ها به اندازه هاي متفاوت خرد شده اند. اين نمونه ها بمنظور حرارت دادن به مدت يك ساعت به ترتيب در درجه حرارت 50 ، 100 ،150 و 200درجه سانتيگراد درون محفظه هاي مخصوص در يك كلكتور خورشيدي واحد كه درمحدوده 200- 50 درجه سانتيگراد كار مي كند قرار گرفته اند. با مقايسه نتايج بدست آمده براي زئولايتهاي طبيعي و زئولايت مصنوعي 13 X در مي يابيم كه :

با افزايش دماي گرمادهي ، ميزان آب از دست داده نمونه ها افزايش مي يابد. در يك نوع مشخصي از زئولايت طبيعي هرچه اندازه دانه هاي زئولايت طبيعي كوچكتر باشد، آب بيشتري از دست مي دهد.

تغييرات دماي هر يك از نمونه ها با افزايش دما زيادتر مي شود. بدين خاطر است كه آب از دست رفته نمونه ها در دماي گرما دهي بالاتر ، بيشتر بوده و انرژي ذخيره شده نيز بزرگتر مي باشد و بالعكس.

بين 100 – 50 درجه سانتيگراد كه محدوده گرمادهي پايين مي باشد، تفاوت تغييرات دماي زئولايت مصنوعي 13 X  و ساير نمونه ها كم است . دليل آن اين است كه آب از دست داده زئولايت مصنوعي    13 X و ساير نمونه ها در اين محدوده كم است .

بين 200 – 100 درجه سانتيگراد كه محدوده دماي گرمادهي بالا مي باشد، تفاوت تغييرات دماي زئولايت مصنوعي  13 X و ساير نمونه ها به تدريج با درجه حرارت افزايش مي يابد. در 200 درجه سانتيگراد اين تفاوت به خاطر از دست دادن آب حداكثر است.

نتيجه گيري 

1-  هنگامي كه دما كمتر از 100 درجه سانتيگراد، اثر ذخيره انرژي زئولايتهاي طبيعي تقريبا" همانند زئولايت مصنوعي 13X است . بنابراين مي توانيم از زئولايتهاي طبيعي بعنوان مواد ذخيره كننده انرژي بجاي زئولايت مصنوعي 13X در دماي كمتر از 100 درجه سانتيگراد استفاده كنيم . دماي كار كلكتورهاي مسطح خورشيدي متداول نيز معمولا" زير 100 درجه سانتيگراد است . بنابراين نتيجه گيري ذكر شده داراي اهميت زياد است .

2-  در حرارت بين 100 تا 200 درجه سانتيگراد، زئولايت مصنوعي 13X  مزاياي كاملا" مشخصي نسبت به زئولايت طبيعي دارد زيرا :

الف – ناخالصي كمتري نسبت به زئولايت طبيعي، كه بر ذخيره انرژي تأثير مي گذارد، دارد.

ب- ساختمان نمونه هاي زئولايت طبيعي بخوبي زئولايت مصنوعي نمي باشد.

منبع : دانشگاه Jilin Agricultural

آدرس : http://www.fao.org/ 

 مرکز تازه های صنعت برق

الکترونیک برای همه