ระบบพลังงานที่ปราศจากมลพิษช่วยประหยัดความร้อนจากดวงอาทิตย์ในฤดูร้อนสำหรับฤดูหนาว

เมื่อประมาณปีที่แล้ว ทีมวิจัยได้นำเสนอโมเลกุลที่สามารถเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ได้ โมเลกุลที่ทำจากคาร์บอน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน มีคุณสมบัติเฉพาะตัวคือเมื่อโดนแสงแดดจะเปลี่ยนเป็นไอโซเมอร์ที่อุดมด้วยพลังงาน ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมเดียวกันแต่เกาะกันในลักษณะที่ต่างกัน . จากนั้นไอโซเมอร์นี้สามารถเก็บไว้ใช้เมื่อจำเป็นต้องใช้พลังงานนั้นในภายหลัง ตัวอย่างเช่น ความร้อน ในเวลากลางคืนหรือในฤดูหนาว อยู่ในรูปของเหลวและถูกดัดแปลงเพื่อใช้ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งนักวิจัยตั้งชื่อว่า MOST (Molecular Solar Thermal Energy Storage) ในปีที่ผ่านมา ทีมวิจัยมีความก้าวหน้าอย่างมากในการพัฒนา MOST "พลังงานในไอโซเมอร์นี้เก็บได้นานถึง 18 ปี และเมื่อเราดึงพลังงานออกมาใช้ เราก็ได้รับความอบอุ่นเพิ่มขึ้นมากกว่าที่เรากล้าหวัง" หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว , Kasper Moth-Poulsen ศาสตราจารย์ประจำภาควิชาเคมีและวิศวกรรมเคมี กลุ่มวิจัยได้พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับควบคุมการปลดปล่อยพลังงานที่กักเก็บไว้ ตัวเร่งปฏิกิริยาทำหน้าที่เป็นตัวกรองซึ่งของเหลวไหลผ่าน ทำให้เกิดปฏิกิริยาที่ทำให้ของเหลวอุ่นขึ้น 63 องศาเซลเซียส ถ้าของเหลวมีอุณหภูมิ 20C เมื่อปั๊มผ่านตัวกรอง ของเหลวจะไหลออกมาอีกด้านหนึ่งที่ 83C ในเวลาเดียวกัน โมเลกุลจะกลับคืนสู่รูปแบบเดิม เพื่อให้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในระบบทำความร้อนได้ ในช่วงเวลาเดียวกัน นักวิจัยยังได้เรียนรู้ที่จะปรับปรุงการออกแบบโมเลกุลเพื่อเพิ่มความสามารถในการกักเก็บ เพื่อให้ไอโซเมอร์สามารถกักเก็บพลังงานได้นานถึง 18 ปี นี่เป็นการปรับปรุงที่สำคัญ เนื่องจากโครงการมุ่งเน้นที่การเก็บพลังงานเคมีเป็นหลัก นอกจากนี้ ก่อนหน้านี้ระบบยังพึ่งพาของเหลวซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโทลูอีนที่เป็นสารเคมีไวไฟ แต่ตอนนี้นักวิจัยได้ค้นพบวิธีกำจัดโทลูอีนที่อาจเป็นอันตรายออกไปแล้วใช้เพียงแค่โมเลกุลเก็บพลังงานแทน เมื่อนำมารวมกัน ความก้าวหน้าหมายความว่าขณะนี้ระบบพลังงาน MOST ทำงานในลักษณะหมุนเวียน ประการแรก ของเหลวจะจับพลังงานจากแสงอาทิตย์ไว้ในตัวเก็บความร้อนจากแสงอาทิตย์บนหลังคาของอาคาร จากนั้นจึงเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง ทำให้สูญเสียพลังงานน้อยที่สุด เมื่อต้องการพลังงาน ก็สามารถดึงผ่านตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อให้ของเหลวร้อนขึ้น มีการคาดการณ์ว่าความอบอุ่นนี้สามารถนำไปใช้ในระบบทำความร้อนภายในบ้านได้ หลังจากนั้นของเหลวจะถูกส่งกลับขึ้นไปบนหลังคาเพื่อรวบรวมพลังงานได้มากขึ้น ทั้งหมดนี้ปราศจากการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และไม่ทำลายโมเลกุล Kasper Moth-Poulsen กล่าวว่า "เราได้สร้างความก้าวหน้าที่สำคัญหลายอย่าง และวันนี้เรามีระบบพลังงานที่ปราศจากการปล่อยมลพิษซึ่งทำงานได้ตลอดทั้งปี" ตัวเก็บความร้อนจากแสงอาทิตย์เป็นแผ่นสะท้อนแสงแบบเว้าที่มีท่ออยู่ตรงกลาง ติดตามเส้นทางของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าและทำงานในลักษณะเดียวกับจานดาวเทียม โดยโฟกัสแสงอาทิตย์ไปยังจุดที่ของเหลวไหลผ่านท่อ เป็นไปได้ที่จะเพิ่มท่อเพิ่มเติมด้วยน้ำธรรมดาเพื่อรวมระบบเข้ากับการทำน้ำร้อนแบบธรรมดา ขั้นตอนต่อไปสำหรับนักวิจัยคือการรวมทุกอย่างเข้าด้วยกันเป็นระบบที่เชื่อมโยงกัน "ยังมีอีกมากที่ต้องทำ เราเพิ่งทำให้ระบบทำงานได้ ตอนนี้เราต้องแน่ใจว่าทุกอย่างได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสมที่สุด" Kasper Moth-Poulsen กล่าว กลุ่มพอใจกับความสามารถในการจัดเก็บข้อมูล แต่แคสเปอร์เชื่อว่าสามารถดึงพลังงานได้มากขึ้น เขาหวังว่ากลุ่มวิจัยจะเพิ่มอุณหภูมิได้อย่างน้อย 110 องศาเซลเซียสในไม่ช้า และคิดว่าเทคโนโลยีนี้สามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ภายใน 10 ปี