טכנולוגיית אחסון אנרגיה זו זכתה בפרס החדשנות הטובה ביותר של האיחוד האירופי לשנת 2022, זולה פי 40 מסוללת ליתיום-יון

אחסון אנרגיה תרמית באמצעות סיליקון ופרוזיליקון כמדיום יכול לאגור אנרגיה בעלות של פחות מ-4 אירו לקילו-ואט-שעה, שהם פי 100

זול יותר מסוללת הליתיום-יון הקבועה הנוכחית.לאחר הוספת המיכל ושכבת הבידוד, העלות הכוללת עשויה להיות כ-10 יורו לקילו-ואט-שעה,

שזה הרבה יותר זול מסוללת הליתיום של 400 יורו לקילו-ואט-שעה.

פיתוח אנרגיה מתחדשת, בניית מערכות חשמל חדשות ותמיכה באחסון אנרגיה הם מחסום שיש להתגבר עליו.

טבעו מחוץ לקופסה של החשמל והתנודתיות של ייצור אנרגיה מתחדשת כגון כוח פוטו וולטאי ורוח הופכים את ההיצע והביקוש

של חשמל לפעמים לא תואם.נכון להיום, ניתן להתאים רגולציה כזו על ידי ייצור כוח פחם וגז טבעי או כוח הידרו כדי להשיג יציבות

וגמישות כוח.אבל בעתיד, עם נסיגה של אנרגיה מאובנים והגדלת אנרגיה מתחדשת, אחסון אנרגיה זול ויעיל

תצורה היא המפתח.

טכנולוגיית אגירת אנרגיה מחולקת בעיקר לאגירת אנרגיה פיזית, אגירת אנרגיה אלקטרוכימית, אגירת אנרגיה תרמית ואגירת אנרגיה כימית.

כגון אגירת אנרגיה מכנית ואחסון שאוב שייכים לטכנולוגיית אגירת אנרגיה פיזית.לשיטת אחסון אנרגיה זו יש מחיר נמוך יחסית ו

יעילות המרה גבוהה, אך הפרויקט גדול יחסית, מוגבל במיקום גיאוגרפי, וגם תקופת הבנייה ארוכה מאוד.קשה לעשות

להתאים לשיא הביקוש לגילוח של אנרגיה מתחדשת רק על ידי אחסון שאוב.

נכון לעכשיו, אגירת אנרגיה אלקטרוכימית פופולרית, והיא גם טכנולוגיית אחסון האנרגיה החדשה הצומחת ביותר בעולם.אנרגיה אלקטרוכימית

האחסון מבוסס בעיקר על סוללות ליתיום-יון.עד סוף 2021, הקיבולת המותקנת המצטברת של אגירת אנרגיה חדשה בעולם עלתה על 25 מיליון

קילוואט, מתוכם נתח השוק של סוללות ליתיום-יון הגיע ל-90%.זאת בשל הפיתוח בקנה מידה גדול של כלי רכב חשמליים, המספק א

תרחיש יישום מסחרי בקנה מידה גדול לאגירת אנרגיה אלקטרוכימית המבוססת על סוללות ליתיום-יון.

עם זאת, טכנולוגיית אחסון אנרגיה של סוללת ליתיום-יון, כסוג של סוללה לרכב, אינה בעיה גדולה, אך יהיו בעיות רבות בכל הנוגע ל

תמיכה באחסון אנרגיה לטווח ארוך ברמת הרשת.האחת היא בעיית הבטיחות והעלות.אם סוללות ליתיום יון יוערמו בקנה מידה גדול, העלות תגדל,

והבטיחות הנגרמת מהצטברות חום היא גם סכנה נסתרת ענקית.השני הוא שמשאבי הליתיום מוגבלים מאוד, וכלי רכב חשמליים אינם מספיקים,

ולא ניתן לספק את הצורך באחסון אנרגיה לטווח ארוך.

כיצד לפתור את הבעיות הריאליות והדחופות הללו?כעת מדענים רבים התמקדו בטכנולוגיית אחסון אנרגיה תרמית.פריצות דרך נעשו ב

טכנולוגיות ומחקר רלוונטיים.

בנובמבר 2022, הנציבות האירופית הכריזה על הפרויקט עטור הפרסים של "פרס ה-EU 2022 Innovation Radar", שבו "AMADEUS"

פרויקט סוללות שפותח על ידי צוות המכון הטכנולוגי של מדריד בספרד זכה בפרס החדשנות הטובה ביותר של האיחוד האירופי בשנת 2022.

"אמדאוס" הוא דגם סוללה מהפכני.פרויקט זה, שמטרתו לאגור כמות גדולה של אנרגיה מאנרגיה מתחדשת, נבחר על ידי האירופי

עמלה כאחת ההמצאות הטובות ביותר בשנת 2022.

סוללה מסוג זה שתוכננה על ידי צוות המדענים הספרדי אוגרת את האנרגיה העודפת שנוצרת כאשר אנרגיית השמש או הרוח גבוהה בצורה של אנרגיה תרמית.

חום זה משמש לחימום חומר (סגסוגת סיליקון נחקרת בפרויקט זה) ליותר מ-1000 מעלות צלזיוס.המערכת מכילה מיכל מיוחד עם ה

פלטה פוטו-וולטאית תרמית הפונה פנימה, שיכולה לשחרר חלק מהאנרגיה האצורה כאשר דרישת החשמל גבוהה.

החוקרים השתמשו באנלוגיה כדי להסביר את התהליך: "זה כמו לשים את השמש בקופסה."התוכנית שלהם עשויה לחולל מהפכה באחסון האנרגיה.יש לזה פוטנציאל גדול

להשיג מטרה זו והפך לגורם מפתח בהתמודדות עם שינויי אקלים, מה שגורם לפרויקט "אמדאוס" לבלוט מבין יותר מ-300 פרויקטים שהוגשו

וזכה בפרס החדשנות הטובה ביותר של האיחוד האירופי.

מארגן פרס רדאר החדשנות של האיחוד האירופי הסביר: "הנקודה החשובה היא שהיא מספקת מערכת זולה שיכולה לאחסן כמות גדולה של אנרגיה עבור

הרבה זמן.יש לו צפיפות אנרגיה גבוהה, יעילות כוללת גבוהה, ומשתמש בחומרים מספיקים ובעלות נמוכה.זוהי מערכת מודולרית, בשימוש נרחב, ויכולה לספק

נקי חום וחשמל לפי דרישה".

אז איך הטכנולוגיה הזו עובדת?מהם תרחישי היישום העתידיים וסיכויי המסחור?

במילים פשוטות, מערכת זו משתמשת בכוח העודף שנוצר על ידי אנרגיה מתחדשת לסירוגין (כגון אנרגיה סולארית או אנרגיית רוח) כדי להמיס מתכות זולות,

כגון סיליקון או פרוסיליקון, והטמפרטורה גבוהה מ-1000 ℃.סגסוגת סיליקון יכולה לאגור כמות גדולה של אנרגיה בתהליך ההיתוך שלה.

סוג זה של אנרגיה נקרא "חום סמוי".לדוגמה, ליטר סיליקון (כ-2.5 ק"ג) אוגר יותר מ-1 קילוואט-שעה (1 קילוואט-שעה) של אנרגיה בצורה

של חום סמוי, שהוא בדיוק האנרגיה הכלולה בליטר מימן בלחץ של 500 בר.עם זאת, בניגוד למימן, ניתן לאחסן סיליקון תחת אטמוספירה

לחץ, מה שהופך את המערכת לזולה ובטוחה יותר.

המפתח של המערכת הוא כיצד להמיר את החום המאוחסן לאנרגיה חשמלית.כאשר הסיליקון נמס בטמפרטורה של יותר מ-1000 מעלות צלזיוס, הוא זורח כמו השמש.

לכן, ניתן להשתמש בתאים פוטו-וולטאיים כדי להמיר את חום הקרינה לאנרגיה חשמלית.

מה שנקרא מחולל פוטו-וולטאי תרמי הוא כמו מכשיר פוטו-וולטאי מיניאטורי, שיכול לייצר פי 100 יותר אנרגיה מאשר תחנות כוח סולאריות מסורתיות.

במילים אחרות, אם מטר מרובע אחד של פאנלים סולאריים מייצר 200 וואט, מטר רבוע אחד של פאנלים פוטו-וולטאיים תרמיים יפיק 20 קילוואט.ולא רק

ההספק, אבל גם יעילות ההמרה גבוהה יותר.היעילות של תאים פוטו-וולטאיים תרמיים היא בין 30% ל-40%, תלוי בטמפרטורה

של מקור החום.לעומת זאת, היעילות של פאנלים סולאריים פוטו-וולטאיים מסחריים היא בין 15% ל-20%.

השימוש בגנראטורים פוטו-וולטאיים תרמיים במקום מנועים תרמיים מסורתיים מונע שימוש בחלקים נעים, נוזלים ומחלפי חום מורכבים.בדרך זו,

המערכת כולה יכולה להיות חסכונית, קומפקטית וללא רעש.

על פי המחקר, תאים פוטו-וולטאיים תרמיים סמויים יכולים לאחסן כמות גדולה של חשמל מתחדש.

אלחנדרו דאטה, חוקר שהוביל את הפרויקט, אמר: "חלק גדול מהחשמל הזה יווצר כשיש עודפים בייצור כוח רוח ורוח,

כך שהוא יימכר במחיר נמוך מאוד בשוק החשמל.חשוב מאוד לאחסן את עודפי החשמל הללו במערכת זולה מאוד.זה מאוד משמעותי ל

לאגור את עודפי החשמל בצורת חום, כי זו אחת הדרכים הזולות לאגור אנרגיה".

2. היא זולה פי 40 מסוללת ליתיום-יון

בפרט, סיליקון ופרוזיליקון יכולים לאחסן אנרגיה בעלות של פחות מ-4 אירו לקילו-וואט-שעה, וזה זול פי 100 מהליתיום-יון הקבוע הנוכחי.

סוֹלְלָה.לאחר הוספת המיכל ושכבת הבידוד, העלות הכוללת תהיה גבוהה יותר.עם זאת, לפי המחקר, אם המערכת גדולה מספיק, בדרך כלל יותר

מ-10 מגה-וואט-שעה, זה כנראה יגיע לעלות של כ-10 יורו לקילו-וואט שעה, כי עלות הבידוד התרמי תהיה חלק קטן מהסך הכל

עלות המערכת.עם זאת, העלות של סוללת ליתיום היא כ-400 יורו לקילו-ואט-שעה.

בעיה אחת שמערכת זו מתמודדת היא שרק חלק קטן מהחום המאוחסן מומר בחזרה לחשמל.מהי יעילות ההמרה בתהליך זה?איך ל

שימוש באנרגיית החום הנותרת היא הבעיה המרכזית.

עם זאת, חוקרי הצוות סבורים שלא מדובר בבעיות.אם המערכת זולה מספיק, רק 30-40% מהאנרגיה צריך להיות מוחזר בצורה של

חשמל, מה שיהפוך אותם לעדיפים על טכנולוגיות אחרות יקרות יותר, כמו סוללות ליתיום-יון.

בנוסף, 60-70% הנותרים מהחום שלא הומר לחשמל ניתן להעביר ישירות למבנים, מפעלים או ערים כדי להפחית את הפחם והטבע.

צריכת דלק.

חום מהווה יותר מ-50% מהביקוש העולמי לאנרגיה ו-40% מפליטת הפחמן הדו-חמצני העולמי.בדרך זו, אחסון אנרגיית רוח או פוטו-וולטאית בסמויה

תאים פוטו-וולטאיים תרמיים יכולים לא רק לחסוך בעלויות רבות, אלא גם לעמוד בדרישת החום העצומה של השוק באמצעות משאבים מתחדשים.

3. אתגרים וסיכויים עתידיים

טכנולוגיית האחסון התרמי הפוטו-וולטאי התרמית החדשה שתוכננה על ידי צוות אוניברסיטת מדריד לטכנולוגיה, המשתמשת בחומרים מסגסוגת סיליקון,

יתרונות בעלות החומר, טמפרטורת אחסון תרמית וזמן אחסון אנרגיה.הסיליקון הוא היסוד השני בשכיחותו בקרום כדור הארץ.העלות

לטון חול סיליקה הוא רק 30-50 דולר, שהם 1/10 מחומר המלח המותך.בנוסף, הפרש טמפרטורת האחסון התרמי של חול סיליקה

חלקיקים גבוהים בהרבה מזה של מלח מותך, וטמפרטורת הפעולה המקסימלית יכולה להגיע ליותר מ-1000 ℃.גם טמפרטורת עבודה גבוהה יותר

עוזר לשפר את היעילות האנרגטית הכוללת של מערכת ייצור החשמל הפוטותרמית.

הצוות של Datus הוא לא היחיד שרואה את הפוטנציאל של תאים פוטו-וולטאיים תרמיים.יש להם שני יריבים חזקים: מכון מסצ'וסטס היוקרתי של

טכנולוגיה והסטארט-אפ הקליפורני Antola Energy.האחרון מתמקד במחקר ופיתוח של סוללות גדולות המשמשות בתעשייה כבדה (גדול

צרכן דלק מאובנים), והשיג 50 מיליון דולר כדי להשלים את המחקר בפברואר השנה.קרן פורצת האנרגיה של ביל גייטס סיפקה חלק

קרנות השקעה.

חוקרים מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס אמרו שמודל התא הפוטו-וולטאי התרמי שלהם הצליח לעשות שימוש חוזר ב-40% מהאנרגיה המשמשת לחימום

החומרים הפנימיים של אב-טיפוס הסוללה.הם הסבירו: "זה יוצר נתיב ליעילות מרבית והפחתת עלויות של אגירת אנרגיה תרמית,

מה שמאפשר להוציא פחמן לרשת החשמל".

הפרויקט של המכון הטכנולוגי של מדריד לא הצליח למדוד את אחוז האנרגיה שהוא יכול לשחזר, אבל הוא עדיף על המודל האמריקאי

בהיבט אחד.אלחנדרו דאטה, החוקר שהוביל את הפרויקט, הסביר: "על מנת להגיע ליעילות זו, על פרויקט MIT להעלות את הטמפרטורה ל-

2400 מעלות.הסוללה שלנו עובדת ב-1200 מעלות.בטמפרטורה זו, היעילות תהיה נמוכה משלהם, אבל יש לנו הרבה פחות בעיות בידוד חום.

אחרי הכל, קשה מאוד לאחסן חומרים ב-2400 מעלות מבלי לגרום לאיבוד חום”.

כמובן שטכנולוגיה זו עדיין זקוקה להשקעה רבה לפני כניסתה לשוק.לאב-טיפוס המעבדה הנוכחי יש פחות מ-1 קילו-וואט של אחסון אנרגיה

קיבולת, אבל כדי להפוך את הטכנולוגיה הזו לרווחית, היא זקוקה ליותר מ-10 MWh של קיבולת אחסון אנרגיה.לכן, האתגר הבא הוא להרחיב את קנה המידה של

את הטכנולוגיה ובדיקת היתכנותה בקנה מידה גדול.כדי להשיג זאת, חוקרים מהמכון הטכנולוגי של מדריד בנו צוותים

כדי לאפשר זאת.