تیمی از محققان موسسه انرژی خورشیدی در دانشگاه پلی‌تکنیک مادرید (UPM) در حال توسعه سیستم جدیدی هستند که امکان ذخیره انرژی در سیلیکون مذاب را فراهم می‌کند که فراوان‌ترین عنصر در پوسته زمین است. این سیستم که اخیراً در مجله انرژی منتشر شده است و دارای وضعیت ثبت اختراع در ایالات متحده است و هدف آن توسعه نسل جدیدی از ایستگاه های حرارتی خورشیدی کم هزینه و تبدیل شدن به یک سیستم ذخیره سازی خلاقانه برق و تولید همزمان برای مراکز شهری است.
پیشرفت غیرقابل توقف انرژی های تجدیدپذیر، به ویژه انرژی باد و فتوولتائیک، چالشی جهانی در بخش انرژی ایجاد کرده است: ذخیره چنین انرژی های پراکنده و متناوب. در سال های اخیر دستگاه های زیادی برای این منظور ساخته شده است. برخی از این دستگاه ها به مرحله تست پیشرفته و حتی مرحله تجاری سازی رسیده اند. و این مورد انرژی حرارتی خورشیدی است که در آن نور خورشید به عنوان نمک مذاب گرما ذخیره می شود و سپس انرژی در صورت نیاز از طریق یک ژنراتور حرارتی به الکتریسیته تبدیل می شود.
با این حال، هنوز مشکلاتی در راه حل های موجود به دلیل هزینه های گزاف، مشکلات ایمنی یا کمبود منابع مادی در آینده وجود دارد. بنابراین، مراکز تحقیقاتی و شرکت‌ها در سراسر جهان به دنبال راه‌حل‌های جایگزین با استفاده از مواد کم‌هزینه و فراوان و فاقد خطرات بزرگ برای ایمنی افراد هستند.
محققان موسسه انرژی خورشیدی در UPM در حال توسعه یک سیستم ذخیره انرژی جدید هستند که در آن انرژی ورودی، اعم از انرژی خورشیدی یا الکتریسیته مازاد ناشی از تولید برق تجدیدپذیر، به شکل گرما در سیلیکون مذاب ذخیره می شود. دمای بالا، حدود 1400 درجه سانتیگراد.
سیلیکون دارای خواص منحصر به فردی است که توانایی ذخیره بیش از ۱ مگاوات ساعت انرژی را در یک متر مکعب، ده برابر بیشتر از استفاده از نمک ها، می دهد. سیلیکون مذاب به صورت حرارتی از محیط خود جدا می شود تا زمانی که چنین انرژی مورد نیاز باشد، هنگامی که این اتفاق می افتد، گرمای ذخیره شده به برق تبدیل می شود. آلخاندرو دیتاس، مجری تحقیقاتی این پروژه گفت: در چنین دماهای بالا، سیلیکون به شدت می درخشد به همان شکلی که خورشید می درخشد، بنابراین سلول های فتوولتائیک، سلول های ترموفوولتائیک در این مورد، می توانند برای تبدیل این تشعشعات رشته ای به برق استفاده شوند. استفاده از سلول های ترموفوتوولتائیک در این سیستم کلیدی است، زیرا هر نوع ژنراتور دیگری به سختی در دماهای شدید کار می کند.
علاوه بر این، این سلول ها می توانند 100 برابر بیشتر از سلول های خورشیدی معمولی در هر واحد سطح برق تولید کنند. این سلول‌های ترموفتوولتائیک می‌توانند به بازده تبدیل بالاتری حتی بیش از 50% برسند.
نتیجه نهایی سیستم بسیار فشرده و بدون قطعات متحرک، بی صدا و قادر به ذخیره 10 برابر بیشتر انرژی نسبت به راه حل های موجود با استفاده از مواد فراوان و ارزان است.
انتظار می‌رود اولین کاربرد این دستگاه‌ها در بخش انرژی حرارتی خورشیدی باشد، بنابراین از سیستم‌های پیچیده‌ای که از سیالات انتقال حرارت، شیرها و توربین‌ها برای تولید برق استفاده می‌کنند، اجتناب می‌شود. با ساده کردن تنظیمات، هزینه های انرژی تولید شده می تواند به طور چشمگیری کاهش یابد و در کنار ظرفیت ذخیره سازی بالاتر می تواند این راه حل را به یک سیستم راه حل سودآور و یک جایگزین مناسب برای تولید انرژی های تجدید پذیر تبدیل کند.
همچنین می توان از این سیستم ها برای ذخیره برق در بخش مسکن و مدیریت تمام نیازهای انرژی (برق و گرمایش) در مناطق شهری در میان مدت و بلندمدت استفاده کرد.
تیم محققان UPM اخیراً از طریق پروژه EXPLORA از وزارت اقتصاد و رقابت به بودجه دست یافته اند. اکنون، آنها شروع به تولید اولین نمونه اولیه در مقیاس آزمایشگاهی کرده‌اند.
به موازات آن، محققان پروژه تجاری SILSTORE را آغاز کرده اند که هدف آن صنعتی کردن این نتایج است. این پروژه به عنوان یکی از بهترین استارت آپ های متولد سال 2015 در UPM شناخته شده است.
