Էներգիայի պահպանման այս տեխնոլոգիան արժանացել է 2022 թվականի ԵՄ լավագույն նորարարության մրցանակին՝ 40 անգամ ավելի էժան, քան լիթիում-իոնային մարտկոցը։

Ջերմային էներգիայի պահեստավորումը, օգտագործելով սիլիցիումը և ֆերոսիիլիկոնը որպես միջոց, կարող է էներգիա կուտակել մեկ կիլովատ/ժամի համար 4 եվրոյից պակաս արժեքով, ինչը 100 անգամ է:

ավելի էժան, քան ներկայիս ֆիքսված լիթիում-իոնային մարտկոցը:Բեռնարկղը և մեկուսիչ շերտը ավելացնելուց հետո ընդհանուր արժեքը կարող է կազմել մոտ 10 եվրո մեկ կիլովատ/ժամի համար,

որը շատ ավելի էժան է, քան լիթիումային մարտկոցը՝ 400 եվրո մեկ կիլովատ/ժամում։

Վերականգնվող էներգիայի զարգացումը, նոր էներգահամակարգերի կառուցումը և էներգիայի պահպանմանն աջակցելը խոչընդոտ են, որը պետք է հաղթահարվի:

Էլեկտրաէներգիայի արտանետվող բնույթը և վերականգնվող էներգիայի արտադրության անկայունությունը, ինչպիսիք են ֆոտովոլտային և քամու էներգիան, ստիպում են առաջարկն ու պահանջարկը

էլեկտրաէներգիան երբեմն անհամապատասխան է:Ներկայումս նման կարգավորումը կարող է ճշգրտվել ածխի և բնական գազի էներգիայի արտադրության կամ հիդրոէներգիայի միջոցով՝ կայունության հասնելու համար

և ուժի ճկունություն։Բայց ապագայում, հանածո էներգիայի դուրսբերմամբ և վերականգնվող էներգիայի ավելացմամբ, էներգիայի էժան և արդյունավետ պահեստավորում

կոնֆիգուրացիան բանալին է:

Էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիան հիմնականում բաժանվում է ֆիզիկական էներգիայի պահպանման, էլեկտրաքիմիական էներգիայի պահպանման, ջերմային էներգիայի պահպանման և քիմիական էներգիայի պահպանման:

Ինչպիսիք են մեխանիկական էներգիայի պահեստավորումը և պոմպային պահեստավորումը պատկանում են ֆիզիկական էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիային:Էներգիայի պահպանման այս մեթոդն ունի համեմատաբար ցածր գին և

բարձր փոխակերպման արդյունավետություն, սակայն նախագիծը համեմատաբար մեծ է, սահմանափակված է աշխարհագրական դիրքով, և շինարարության ժամկետը նույնպես շատ երկար է:Դժվար է

հարմարվել վերականգնվող էներգիայի էներգիայի սափրվելու գագաթնակետին միայն պոմպային պահեստավորման միջոցով:

Ներկայումս էլեկտրաքիմիական էներգիայի պահեստավորումը տարածված է, և այն նաև աշխարհում ամենաարագ զարգացող էներգիայի պահպանման նոր տեխնոլոգիան է:Էլեկտրաքիմիական էներգիա

պահեստավորումը հիմնականում հիմնված է լիթիում-իոնային մարտկոցների վրա:2021 թվականի վերջին աշխարհում նոր էներգիայի պահեստավորման կուտակային դրված հզորությունը գերազանցել է 25 միլիոնը.

կիլովատ, որից լիթիում-իոնային մարտկոցների շուկայական մասնաբաժինը հասել է 90%-ի։Դա պայմանավորված է էլեկտրական մեքենաների լայնածավալ զարգացմամբ, որն ապահովում է ա

լայնածավալ առևտրային կիրառման սցենար էլեկտրաքիմիական էներգիայի պահպանման համար, որը հիմնված է լիթիում-իոնային մարտկոցների վրա:

Այնուամենայնիվ, լիթիում-իոնային մարտկոցի էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիան, որպես ավտոմոբիլային մարտկոցի տեսակ, մեծ խնդիր չէ, բայց շատ խնդիրներ կլինեն, երբ խոսքը վերաբերում է.

աջակցում է ցանցի մակարդակի երկարաժամկետ էներգիայի պահպանմանը:Մեկը անվտանգության և ծախսերի խնդիրն է:Եթե ​​լիթիումի իոնային մարտկոցները կուտակվեն մեծ մասշտաբով, արժեքը կբազմապատկվի,

իսկ ջերմության կուտակումից առաջացած անվտանգությունը նույնպես հսկայական թաքնված վտանգ է։Մյուսն այն է, որ լիթիումի պաշարները շատ սահմանափակ են, իսկ էլեկտրական մեքենաները բավարար չեն,

իսկ էներգիայի երկարաժամկետ պահպանման անհրաժեշտությունը չի կարող բավարարվել:

Ինչպե՞ս լուծել այս իրատեսական և հրատապ խնդիրները։Այժմ շատ գիտնականներ կենտրոնացել են ջերմային էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիայի վրա:Բեկումներ են կատարվել

համապատասխան տեխնոլոգիաներ և հետազոտություններ:

2022 թվականի նոյեմբերին Եվրոպական հանձնաժողովը հայտարարեց «EU 2022 Innovation Radar Award»-ի մրցանակակիր նախագիծը, որում «AMADEUS»

Մադրիդի տեխնոլոգիական ինստիտուտի թիմի կողմից մշակված մարտկոցի նախագիծը 2022 թվականին արժանացել է ԵՄ լավագույն նորարարության մրցանակին:

«Amadeus»-ը հեղափոխական մարտկոցի մոդել է:Այս նախագիծը, որի նպատակն է մեծ քանակությամբ էներգիա կուտակել վերականգնվող էներգիայից, ընտրվել է եվրոպ

Հանձնաժողովը՝ որպես 2022 թվականի լավագույն գյուտերից մեկը։

Իսպանացի գիտնականների թիմի կողմից ստեղծված այս տեսակի մարտկոցը պահպանում է ավելորդ էներգիան, որն առաջանում է, երբ արևի կամ քամու էներգիան բարձր է ջերմային էներգիայի տեսքով:

Այս ջերմությունն օգտագործվում է նյութը (սիլիցիումի համաձուլվածքը ուսումնասիրված է այս նախագծում) ավելի քան 1000 աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանում տաքացնելու համար։Համակարգը պարունակում է հատուկ կոնտեյներ

ջերմային ֆոտովոլտային ափսե՝ ուղղված դեպի ներս, որը կարող է ազատել կուտակված էներգիայի մի մասը, երբ էներգիայի պահանջարկը մեծ է:

Հետազոտողները անալոգիա են օգտագործել՝ բացատրելու գործընթացը. «Դա նման է արևը տուփի մեջ դնելուն»։Նրանց ծրագիրը կարող է հեղափոխություն անել էներգիայի պահպանման հարցում:Այն մեծ ներուժ ունի

հասնել այս նպատակին և դարձել է կլիմայի փոփոխության դեմ պայքարի առանցքային գործոն, ինչի շնորհիվ «Ամադեուս» նախագիծն առանձնանում է ներկայացված ավելի քան 300 նախագծերից։

և արժանացել ԵՄ լավագույն նորարարության մրցանակին:

ԵՄ նորարարության ռադարային մրցանակի կազմակերպիչը բացատրեց. «Արժեքավոր կետն այն է, որ այն ապահովում է էժան համակարգ, որը կարող է մեծ քանակությամբ էներգիա պահել

երկար ժամանակ։Այն ունի էներգիայի բարձր խտություն, բարձր ընդհանուր արդյունավետություն և օգտագործում է բավարար և էժան նյութեր:Այն մոդուլային համակարգ է, լայնորեն կիրառվում է և կարող է ապահովել

մաքուր ջերմություն և էլեկտրաէներգիա ըստ պահանջի»։

Այսպիսով, ինչպես է աշխատում այս տեխնոլոգիան:Որո՞նք են կիրառման ապագա սցենարները և առևտրայնացման հեռանկարները:

Պարզ ասած՝ այս համակարգն օգտագործում է ընդհատվող վերականգնվող էներգիայի (օրինակ՝ արևային կամ քամու էներգիա) կողմից առաջացած ավելցուկային էներգիան՝ էժան մետաղները հալեցնելու համար։

ինչպիսիք են սիլիցիումը կամ ֆերոսիլիկոնը, և ջերմաստիճանը 1000 ℃-ից բարձր է:Սիլիցիումի համաձուլվածքը կարող է մեծ քանակությամբ էներգիա պահել իր միաձուլման գործընթացում:

Այս տեսակի էներգիան կոչվում է «թաքնված ջերմություն»:Օրինակ, մեկ լիտր սիլիցիում (մոտ 2,5 կգ) պահում է ավելի քան 1 կիլովատ/ժամ (1 կվտ/ժ) էներգիա այս ձևով.

թաքնված ջերմության, որը հենց այն էներգիան է, որը պարունակվում է մեկ լիտր ջրածնի մեջ 500 բար ճնշման տակ։Այնուամենայնիվ, ի տարբերություն ջրածնի, սիլիցիումը կարող է պահպանվել մթնոլորտի տակ

ճնշում, որն ավելի էժան և անվտանգ է դարձնում համակարգը:

Համակարգի բանալին այն է, թե ինչպես փոխակերպել կուտակված ջերմությունը էլեկտրական էներգիայի:Երբ սիլիցիումը հալվում է 1000 º C-ից ավելի ջերմաստիճանում, այն փայլում է արևի պես:

Հետևաբար, ֆոտոգալվանային բջիջները կարող են օգտագործվել ճառագայթային ջերմությունը էլեկտրական էներգիայի վերածելու համար:

Այսպես կոչված ջերմային ֆոտովոլտային գեներատորը նման է մանրանկարչական ֆոտոգալվանային սարքի, որը կարող է 100 անգամ ավելի շատ էներգիա արտադրել, քան ավանդական արևային էլեկտրակայանները։

Այսինքն, եթե մեկ քառակուսի մետր արեւային մարտկոցը արտադրում է 200 վտ, ապա մեկ քառակուսի մետր ջերմային ֆոտովոլտային վահանակները կարտադրեն 20 կՎտ։Եվ ոչ միայն

հզորությունը, բայց նաև փոխակերպման արդյունավետությունը ավելի բարձր է:Ջերմային ֆոտովոլտային բջիջների արդյունավետությունը 30% -ից 40% է, ինչը կախված է ջերմաստիճանից

ջերմության աղբյուրից.Ի հակադրություն, առևտրային ֆոտոգալվանային արևային վահանակների արդյունավետությունը 15% -ից 20% է:

Ջերմային ֆոտոգալվանային գեներատորների օգտագործումը ավանդական ջերմային շարժիչների փոխարեն խուսափում է շարժվող մասերի, հեղուկների և բարդ ջերմափոխանակիչների օգտագործումից:Այս կերպ,

ամբողջ համակարգը կարող է լինել տնտեսող, կոմպակտ և անխռով:

Հետազոտության համաձայն՝ լատենտ ջերմային ֆոտոգալվանային բջիջները կարող են մեծ քանակությամբ մնացորդային վերականգնվող էներգիա պահել։

Ալեխանդրո Դատա, հետազոտող, ով ղեկավարել է նախագիծը, ասել է. «Այս էլեկտրաէներգիայի մեծ մասը կստեղծվի, երբ ավելցուկ լինի քամու և հողմային էներգիայի արտադրության մեջ,

այնպես որ էլեկտրաէներգիայի շուկայում այն ​​կվաճառվի շատ ցածր գնով։Շատ կարևոր է այս ավելցուկային էլեկտրաէներգիան պահել շատ էժան համակարգում։Դա շատ իմաստալից է

էլեկտրաէներգիայի ավելցուկը պահել ջերմության տեսքով, քանի որ դա էներգիա կուտակելու ամենաէժան միջոցներից է»։

2. Այն 40 անգամ ավելի էժան է, քան լիթիում-իոնային մարտկոցը

Մասնավորապես, սիլիցիումը և ֆերոսիլիկոնը կարող են էներգիա կուտակել մեկ կիլովատ/ժամի համար 4 եվրոյից պակաս արժեքով, ինչը 100 անգամ ավելի էժան է, քան ներկայիս ֆիքսված լիթիում-իոնը:

մարտկոց.Կոնտեյների և մեկուսիչ շերտը ավելացնելուց հետո ընդհանուր արժեքը կլինի ավելի բարձր:Այնուամենայնիվ, ըստ ուսումնասիրության, եթե համակարգը բավականաչափ մեծ է, սովորաբար ավելի շատ

քան 10 մեգավատ ժամ, հավանաբար կկազմի մոտ 10 եվրո մեկ կիլովատ ժամի արժեքը, քանի որ ջերմամեկուսացման արժեքը կկազմի ընդհանուրի չնչին մասը։

համակարգի արժեքը:Այնուամենայնիվ, լիթիումային մարտկոցի արժեքը կազմում է մոտ 400 եվրո մեկ կիլովատ/ժամի համար։

Այս համակարգի առաջ ծառացած խնդիրն այն է, որ կուտակված ջերմության միայն մի փոքր մասն է նորից վերածվում էլեկտրականության:Ո՞րն է փոխակերպման արդյունավետությունը այս գործընթացում:Ինչպես

հիմնական խնդիրն է օգտագործել մնացած ջերմային էներգիան:

Սակայն թիմի հետազոտողները կարծում են, որ դրանք խնդիրներ չեն։Եթե ​​համակարգը բավականաչափ էժան է, ապա էներգիայի միայն 30-40%-ը պետք է վերականգնվի դրա տեսքով

էլեկտրաէներգիա, ինչը նրանց կբարձրացնի ավելի թանկ տեխնոլոգիաներից, ինչպիսիք են լիթիում-իոնային մարտկոցները:

Բացի այդ, ջերմության մնացած 60-70%-ը, որը չի վերածվում էլեկտրաէներգիայի, կարող է ուղղակիորեն տեղափոխվել շենքեր, գործարաններ կամ քաղաքներ՝ նվազեցնելու ածուխը և բնական

գազի սպառումը.

Ջերմությունը կազմում է էներգիայի համաշխարհային պահանջարկի ավելի քան 50%-ը և ածխածնի երկօքսիդի համաշխարհային արտանետումների 40%-ը:Այս կերպ քամու կամ ֆոտովոլտային էներգիայի պահպանումը լատենտում

Ջերմային ֆոտոգալվանային բջիջները կարող են ոչ միայն խնայել մեծ ծախսերը, այլև վերականգնվող ռեսուրսների միջոցով բավարարել շուկայի ջերմային հսկայական պահանջարկը:

3. Մարտահրավերներ և ապագա հեռանկարներ

Մադրիդի տեխնոլոգիական համալսարանի թիմի կողմից մշակված ջերմային ֆոտոգալվանային ջերմային պահեստավորման նոր տեխնոլոգիան, որն օգտագործում է սիլիցիումի համաձուլվածքի նյութեր, ունի.

առավելություններ նյութի արժեքի, ջերմային պահպանման ջերմաստիճանի և էներգիայի պահպանման ժամանակի մեջ:Սիլիկոնը երկրորդ ամենաառատ տարրն է երկրակեղևում։Արժեքը

մեկ տոննա սիլիցիումի ավազը կազմում է ընդամենը 30-50 դոլար, որը կազմում է հալած աղի նյութի 1/10-ը։Բացի այդ, սիլիցիումի ավազի ջերմային պահպանման ջերմաստիճանի տարբերությունը

մասնիկները շատ ավելի բարձր են, քան հալած աղը, և առավելագույն աշխատանքային ջերմաստիճանը կարող է հասնել ավելի քան 1000 ℃:Ավելի բարձր աշխատանքային ջերմաստիճան

օգնում է բարելավել ֆոտոջերմային էներգիայի արտադրության համակարգի ընդհանուր էներգաարդյունավետությունը:

Դատուսի թիմը միակը չէ, ով տեսնում է ջերմային ֆոտովոլտային բջիջների ներուժը։Նրանք ունեն երկու հզոր մրցակից՝ Մասաչուսեթսի հեղինակավոր ինստիտուտը

Տեխնոլոգիան և Կալիֆորնիայի նորաստեղծ Antola Energy-ն:Վերջինս կենտրոնանում է ծանր արդյունաբերության մեջ օգտագործվող խոշոր մարտկոցների հետազոտման և զարգացման վրա (մեծ

հանածո վառելիքի սպառող) և ստացավ 50 միլիոն ԱՄՆ դոլար՝ այս տարվա փետրվարին հետազոտությունն ավարտելու համար:Բիլ Գեյթսի Breakthrough Energy Fund-ը տրամադրել է մի քանիսը

ներդրումային հիմնադրամներ.

Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի հետազոտողները հայտնել են, որ իրենց ջերմային ֆոտոգալվանային բջիջների մոդելը կարողացել է վերօգտագործել ջերմության համար օգտագործվող էներգիայի 40%-ը։

նախատիպի մարտկոցի ներքին նյութերը։Նրանք բացատրեցին. «Սա ճանապարհ է ստեղծում ջերմային էներգիայի պահպանման առավելագույն արդյունավետության և ծախսերի կրճատման համար,

հնարավոր դարձնելով էլեկտրացանցերի ածխաթափումը»։

Մադրիդի տեխնոլոգիական ինստիտուտի նախագիծը չի կարողացել չափել էներգիայի այն տոկոսը, որը կարող է վերականգնել, սակայն այն գերազանցում է ամերիկյան մոդելին։

մի առումով.Ալեխանդրո Դատա, հետազոտող, ով ղեկավարել է նախագիծը, բացատրել է. «Այս արդյունավետությանը հասնելու համար MIT նախագիծը պետք է ջերմաստիճանը բարձրացնի մինչև

2400 աստիճան:Մեր մարտկոցը աշխատում է 1200 աստիճանով։Այս ջերմաստիճանում արդյունավետությունը ավելի ցածր կլինի, քան իրենցը, բայց ջերմամեկուսացման հետ կապված խնդիրներ ունենք շատ ավելի քիչ։

Ի վերջո, շատ դժվար է նյութերը պահել 2400 աստիճան ջերմաստիճանում՝ առանց ջերմության կորուստ պատճառելու»։

Իհարկե, այս տեխնոլոգիան դեռ մեծ ներդրումների կարիք ունի, նախքան շուկա մտնելը:Ներկայիս լաբորատոր նախատիպն ունի 1 կՎտժ-ից պակաս էներգիայի պահեստավորում

հզորությունը, սակայն այս տեխնոլոգիան շահութաբեր դարձնելու համար նրան անհրաժեշտ է ավելի քան 10 ՄՎտժ էներգիա կուտակելու հզորություն:Հետևաբար, հաջորդ մարտահրավերը սանդղակի ընդլայնումն է

տեխնոլոգիան և լայնամասշտաբ փորձարկել դրա իրագործելիությունը:Դրան հասնելու համար Մադրիդի տեխնոլոգիական ինստիտուտի հետազոտողները թիմեր են ստեղծել

դա հնարավոր դարձնելու համար։