بلاگدیگر

چگونه باتری شنی می‌تواند صنعت انرژی‌های پاک را متحول کند؟

در انتهای جاده روستایی پر پیچ‌و‌خمی در غرب فنلاند، چهار مهندس جوان بر این باورند که راه‌حلی برای یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های انرژی‌ سبز پیدا کرده‌اند. چالش این است که چگونه می‌توان در جریان فصول مختلف و شرایط آب‌وهوایی متغیر منبع تغذیه دائمی از انرژی‌های تجدیدپذیر را مهیا کرد. پاسخ در نیروگاه واتایانکوسکی در ۲۷۰ کیلومتری شمال غربی هلسینکی پایتخت فنلاند قرار دارد و بسیار ساده، فراوان و ارزان است: شن.

نیروگاه واتایانکوسکی محل استقرار اولین باتری شنی در مقیاس تجاری جهان است. این باتری که به‌طور کامل در محفظه‌ای فولادی به ارتفاع هفت متر محصور شده است، از ۱۰۰ تن شن و ماسه ساختمانی درجه پایین، دو لوله گرمایش منطقه‌ای و یک فن تشکیل شده است.

شن پس از اینکه با استفاده از برق تولیدشده توسط توربین‌های بادی و پنل‌های خورشیدی در فنلاند گرم می‌شود و دمای آن به ۶۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسد، به باتری تبدیل می‌شود. انرژی تجدیدپذیر به یک هیتر مقاومتی انرژی می‌دهد و هیتر هوای درون شن را گرم می‌کند. درون باتری، هوای گرم به‌وسیله فن در لوله‌های تبادل حرارتی به گردش درمی‌آید. عایق ضخیمی که شن را احاطه کرده است، دمای درون باتری را حتی زمانی که دمای بیرون در حد انجماد است، در حد ۶۰۰ درجه سانتیگراد حفظ می‌کند.

ویله کیویویا، دانشمند ارشد شرکت پُلار نایت انرژی (Polar Night Energy) که به صورت آنلاین بر عملکرد باتری نظارت دارد، می‌گوید: «نمی‌خواهیم هیچ گرمایی را از دست بدهیم. در کانکانپه میانگین دمای زمستان زیر صفر درجه سانتیگراد است.»

وقتی باتری پر شود، ۸ مگاوات ساعت انرژی حرارتی ذخیره می‌کند. وقتی تقاضا برای انرژی افزایش پیدا می‌کند، باتری حدود ۲۰۰ کیلووات برق را از راه لوله‌های تبادل حرارتی تخلیه می‌کند: این مقدار انرژی برای تأمین گرما و آب گرم حدود ۱۰۰ خانه و یک استخر عمومی در کانکانپه کافی است و برق شبکه را تکمیل می‌کند. باتری در طول شب یعنی زمانی که قیمت برق پایین‌تر است، شارژ می‌شود.

کیویویا می‌‌گوید هزینه نگه‌داری و تعمیر این سیستم پایین است. شرکت آن‌ها به جای شن رودخانه‌ای باکیفیت که در حجم بالایی برای ساخت‌وساز مصرف می‌‌شود و منجر به کمبود جهانی شن و ماسه می‌شود، از شن ارزان و با کیفیت پایین استفاده می‌کند که سازندگان ساختمان‌ها آن‌ها را رد کرده‌اند. کیویویا می‌گوید: «هیچ فرسایشی در لوله‌های تبادل حرارتی و شن‌ها وجود ندارد. فن تنها قسمت متحرک سیستم است و در صورت نیاز به‌راحتی قابل تعویض است.»

شن محیط بسیار کارآمدی برای حفظ گرما در طولانی‌مدت است و هر بار می‌تواند انرژی را برای چند ماه ذخیره کند. این سیستم مزیت‌های دیگری نیز دارد. کیویویا می‌گوید: «شن طول عمر بسیار طولانی دارد و می‌تواند به هر تعداد باری گرم و سرد شود. شن پس از مدتی متراکم‌تر می‌شود، بنابراین فضای کمتری می‌گیرد. در آن زمان می‌توانیم شن بیشتری اضافه کنیم.»

باتری شنی تامی ارونن و ویله کیویویا / sand battery

باتری شنی ساخته‌شده توسط تامی ارونن (راست) و ویله کیویویا (چپ) گرمای کافی را برای حدود ۱۰۰ خانه و یک استخر شنای عمومی در کانکانپه فراهم می‌کند.

ماجرای چهار مهندس جوان فنلاندی که باتری شنی را اختراع کردند، به گذشته‌های دور برمی‌گردد. تامی ارونن، مارکو ایلونن، لیزا ناسکالی و ویله کیویویا در دوران کودکی به خاطر علاقه مشترک به ورزش‌های دو و میدانی به هم پیوند خوردند. آن‌ها به باشگاهی در تامپره در جنوب فنلاند می‌رفتند و در طول سال‌های نوجوانی همدیگر را در مسابقات ورزشی تشویق می‌کردند.

با ورود آن‌ها به دهه سوم زندگی، علاقه آن‌ها از ورزش به علم تبدیل شد. زمستان‌های کوتاه‌تر و گرم‌تر جنوب فنلاند انگیزه مشترکی برای مقابله با تغییرات اقلیمی ایجاد کرد. ارونن می‌گوید: «تعداد روزهای پوشیده از یخ دریاچه ناسیاروی که در دوران کودکی روی آن اسکیت بازی می‌کردیم، در چند سال اخیر به‌طور چشمگیری کاهش پیدا کرده است. تغییرات اقلیمی جلوی چشمان ما در حال رخ دادن است.»

در سال ۲۰۱۶، ارونن درحالی‌که در حال انجام پژوهشی برای کارشناسی ارشد خود بود، به‌دنبال سیستم‌های ذخیره مبتنی بر آب برای انرژی‌های تجدیدپذیر می‌گشت؛ اما هنگام خواندن مقاله‌ای درمورد شومینه‌های سنتی فنلاندی که از سنگ و شن ساخته شده بود، ایده‌ای به ذهنش آمد. او می‌گوید: «به این فکر افتادم که آیا یک ماده جامد، به جای آب، برای ذخیره کردن انرژی خورشیدی و بادی مناسب‌تر نیست؟ »

ارونن به همراه ایلونن ساخت نمونه اولیه از باتری شنی را شروع کرد. آن‌ها پس از آزمایش موفقیت‌آمیز باتری آزمایشی خود در باغ پدربزرگ ارونن در نزدیکی تامپره، دوستان دوران کودکی خود از باشگاه ورزشی را فراخواندند تا شرکت پلار نایت انرژی را راه‌اندازی کنند. آن‌ها در ماه ژوئیه اولین باتری شنی تجاری را در نیروگاه واتایانکوسکی در کانکانپه نصب کردند.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

همچنین ببینید
بستن
دکمه بازگشت به بالا