​​​​​​​حل مشکل ذخیره انرژی خورشیدی با استفاده از باتری‌ شارژشدنی

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از پایگاه خبری تِک اِکسپلور (Tech Xplore)، پژوهشگران برای یافتن راه‌هایی به منظور حل مشکلات بر سر راه دستیابی به انرژی پاک، از جمله ذخیره انرژی خورشیدی، در حال رقابت با یکدیگر هستند.

انرژی خورشیدی یکی از بهترین منابع تجدیدپذیر است اما موانعی وجود دارد که اجازه نمی‌دهد از آن به صورت گسترده استفاده و آن را با منابع انرژی مرسوم جایگزین کنیم. از آنجا که انرژی خورشیدی در طول روز، متغیر است، این موضوع اهمیت دارد که یک سیستم ذخیره قدرتمند داشته باشیم.

به تازگی، انرژی خورشیدی در سلول‌های خورشیدی (قطعات الکترونیکی که به کمک اثر فوتوولتاییک، انرژی نور خورشید را مستقیم به الکتریسیته تبدیل می‌کند) به برق تبدیل شده‌اند. این منابع نمی‌توانند این انرژی را برای مدت طولانی در خود ذخیره کنند و سیستم‌های ذخیره‌سازی باتری جدا هم نامناسب و گران هستند.

برای حل این مشکل، پژوهشگران در تلاش‌اند راه‌هایی بیابند که تبدیل انرژی خورشیدی و ذخیره آن را در یک وسیله انجام دهند.

تلاش‌های پیشین برای ساده‌کردن تبدیل انرژی خورشیدی و ذخیره آن، منجر به قرار گرفتن دو جزء متفاوت در کنار هم در یک وسیله بود که ساختار آن پیچیده و در نتیجه ناکارآمد، گران و سنگین بود اما تلاش‌هایی چشمگیر برای ترکیب این عناصر در یک وسیله انجام شده است که به مشکلات طراحی‌های قبلی پایان می‌دهد.

در مقاله‌ای که در مجله نانو ریسرچ انرجی (Nano Research Energy، پژوهش درخصوص انرژی نانو) چاپ شده است، پژوهشگران ژاپنی اظهار داشتند میزان دریافت انرژی خورشیدی در سطح زمین تا صدهزار تِراوات در ساعت است که نیازهای سالانه جهان به مصرف انرژی ۱۶ تراواتی را پاسخ می‌دهد. در هر صورت، انرژی خورشیدی مانند انرژی باد منقطع است.

برای ایجاد تعادل میان عرضه و تقاضا، باید انرژی خورشیدی در سایر دستگاه‌های ذخیره انرژی نگهداری شود. به همین دلیل، استفاده از فناوری‌های مناسب برای ذخیره انرژی در سلول‌های خورشیدی ضروری است تا استفاده از انرژی خورشیدی را قابل اجرا کند و در هنگام نیاز، برق تولیدشده را انتقال دهد.

دانشمندان در استفاده از ۶ نوع گوناگون از باتری‌های فلزی شارژشدنی موفقیت‌هایی کسب کرده‌اند: باتری‌های لیتیوم‌یون، زینک‌یون، لیتیوم‌سولفور، لیتیوم‌ید، زینک‌ید، لیتیوم‌اکسیژن، زینک‌اکسیژن و لیتیوم‌کربن‌دی‌اکسید.

آن‌ها جزییات مزایا و معایب استفاده از هرکدام از این باتری‌ها و نحوه به‌کارگیری آن‌ها در تبدیل انرژی خورشیدی به برق و ذخیره‌سازی انرژی را بیان کرده‌اند؛ مثلاً باتری‌های لیتیوم‌یون، که همه با آن‌ها آشنا هستیم، در بسیاری از وسایل الکترونیکی از جمله لپ‌تاپ و گوشی‌های همراه استفاده می‌شوند، کارآمد هستند؛ اما به دلیل ساختار پیچیده‌شان ساخت این باتری‌ها در اندازه قابل استفاده برای انرژی خورشیدی مشکل است.

پژوهشگران به این نکته اشاره کرده‌اند که این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار دارد و باید پژوهش‌های بیشتری در این زمینه صورت گیرد.

لازم است مواد الکترودی بیشتری کشف و ساختار باتری‌ها بهینه‌سازی شوند. پژوهشگران امیدوارند کشف کنند که چگونه ممکن است این فناوری در زمینه‌ تبدیل سایر انواع انرژی و سیستم‌های ذخیره‌سازی نیز به‌کار گرفته شود.