მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის ინჟინრებმა განახლებადი ენერგიის შემნახველი სისტემის კონცეპტუალური დიზაინი შექმნეს, რომელსაც ელექტროენერგიის შენახვა და საჭიროებისამებრ გაცემა შეუძლია.

სისტემამ შესაძლოა პატარა ქალაქის ელექტროენერგიით მომარაგება უზრუნველყოს, მაშინაც კი, როდესაც მზე ჩასულია და ქარი არ ქრის.

სისტემა მზის ელემენტებისა და ქარის ტურბინების მიერ გამომუშავებულ ენერგიას სითბოდ გარდაქმნის და სპეციალურ კონტეინერებში, გავარვარებული სილიციუმის სახით ინახავს, საჭიროების დროს კი სისტემა გამდნარი სილიციუმის მიერ გამოყოფილ სინათლეს უკან ელექტროენერგიად გარდაქმნის. მეცნიერების ვარაუდით, ასეთი სისტემა ბევრად უფრო ეკონომიური და ხელმისაწვდომი იქნება, ვიდრე ძვირადღირებული ლითუმ-იონის ელემენტები, რომლებიც ამჟამად განახლებადი ენერგიის შენახვის ერთ-ერთ საშუალებად ითვლება.

"ამჟამად ფართომასშტაბიანი ელექტრომომარაგების სისტემების განახლებად ენერგიაზე სრულად გადართვა ფიზიკურად შეუძლებელია, რადგან განახალებადი ენერგიის წყაროები მუდმივი არ არის. მზე ყოველთვის არ ანათებს და ქარი მუდამ არ აქრის. ამ პრობლემის გადასაჭრელად საჭიროა ენერგიის შემნახველი მოსახერხებელი სისტემები. ახლა ჩვენ ვქმნით ტექნოლოგიას, რომელიც, წარმატების შემთხვევაში, ერთ-ერთ ყველაზე დიდ დაბრკოლებას, ენერგიის შენახვის პრობლემას გადაჭრის", - აცხადებს მექანიკური ინჟინერიის პროფესორი ასეგან ჰენრი.

რეკორდულად მაღალი ტემპერატურები

ენერგიის შემნახველი ახალი სისტემის იდეა მეცნიერებს მაშინ გაუჩნდათ, როდესაც ისინი განახლებადი ენერგიის მიღების ერთ-ერთ გზაზე, მზის მაკონცენტრირებელ სისტემაზე მუშაობდნენ - ამ შემთხვევაში მზის ენერგია უზარმაზარი სარკეებით ერთ ადგილზე კონცენტრირდება, სადაც ის სითბოდ გარდაიქმნება, რომლისგანაც საბოლოოდ ელექტროენერგია გამომუშავდება. მზის მაკონცენტრირებელი სისტემები ენერგიას უზარმაზარ რეზერვუარებში არსებულ გამდნარ მარილში ინახავენ, ხოლო საჭიროების დროს, გამდნარი მარილი სპეციალურ მოწყობილობაში იტუმბება, სადაც მარილის მიერ გამოყოფილი სითბოსგან წყლის ორთქლი მიიღება, რომლითაც საბოლოოდ ელექტროენერგია გამომუშავდება.

"ეს ტექნოლოგია უკვე დიდი ხანია არსებობს, თუმცა ის საკმაოდ ძვირადღირებულია. ამ დრომდე ითვლებოდა, რომ ის ხელმისაწვდომი ვერასდროს გახდებოდა. თუმცა, თუ სისტემას როგორმე უფრო მაღალ ტემპერატურაზე ვამუშავებთ, მისგან ენერგიის ამოღება ბევრად უფრო ეკონომიურად იქნება შესაძლებელი, ეს კი მას მთიანობაში მომგებიანს გახდის.", - აცხადებს ჰენრი.

საქმე ისაა, რომ თუ ამჟამინდელ სისტემებში, ოპერატორები გამდნარ მარილს კიდევ უფრო გააცხელებდნენ, ის უჟანგავი ფოლადის კონტეინერების კოროზიას და დაზიანებას გამოიწვევდა. ჰენრის გუნდი კი ცდილობდა მოეძებნა ნივთიერება, რომელიც უფრო მაღალ ტემპერატურას გაუძლებდა. საბოლოო ჯამში ისინი სილიციუმამდე მივიდნენ - ყველაზე გავრცელებული ელემენტი დედამიწაზე, რომელიც 2 000 ცელსიუსს უძლებს.

შარშან მეცნიერებმა შექმნეს ტუმბო, რომელიც ენერგიის გამოსამუშავებლად თხევადი სილიკონის გადატუმბვას შეძლებდა. ტუმბოს რეკორდულად მაღალი ტემპერატურების გაძლება შეუძლია და ის გინესის რეკორდების წიგნშიც არის შეტანილი. ტუმბოს შექმნის შემდეგ გუნდმა მუშაობა ენერგიის შემნახველი სისტემის დიზაინზე დაიწყო.

"მზე ყუთში"

საბოლოოდ მეცნიერებმა შექმნეს ახალი სისტემის კონცეფცია, რომელსაც შემოკლებით TEGS-MPV უწოდეს.

სარკეების გამოყენებით მზის ენერგიის მოპოვების ნაცვლად, გუნდი გვთავაზობს ნებისმიერი მეთოდით მიღებული განახლებადი ენერგიის თერმულ ენერგიად გარდაქმნასა და მის შენახვას.

TEGS-MPV შეიძლება გაერთიანდეს განახლებადი ენერგიის მიღების უკვე არსებულ სისტემებთან, მაგალითად, მზის ელემენტებსა და ქარის ელექტროსადგურებთან, რის შემდეგაც მოხდება დღის განმავლობაში ამომუშავებული ზედმეტი ენერგიის დამარაგება.

"ადამიანები საღამოს სახლში ბრუნდებიან, ისინი იყენებენ კონდინციონერებს, ტელევიზორებსა და სხვა ელექტრონულ მოწყობილობებს, თუმცა ამ დროს, მზე უკვე ჰორიზონტის მიღმაა. მზის ელემენტებს ამ დროს ენერგიის გამომუშავება, ბუნებრივია, არ შეუძლიათ. ახალ სისტემაში კი ასეთი პერიოდებისთვის წინასწარ დაგროვილი ენერგია იქნება ხელმისაწვდომი, რომელიც მზის ელემენტებმა და ქარის ელექტროსადგურებმა მაშინ გამოიმუშავეს, როდესაც ენერგიაზე დიდი მოთხოვნა არ იყო", - აცხადებს ჰენრი.

სისტემის შემადგენელი ნაწილი იზოლირებული 10-მეტრიანი გრაფიტის რეზერვუარი იქნება, რომელიც 2 300 გრადუსზე გაცხელებული თხევადი სილიციუმით იქნება სავსე. ასეთ ტემპერატურაზე სილიციუმი ძალიან დიდი რაოდენობის სინათლეს ასხივებს. საჭიროებისას გავარვარებული სილიციუმი გამჭვირვალე მილების საშუალებით მზის სპეციფიკურ ელემენტებს დაუკავშირდება, რომელიც გამოსხივებას ელექტროენერგიად გარდაქმნის. ამ დროს სილიციუმის ტემპერატურა ეცემა, რის შემდეგაც გაციებული ნივთიერება ახალ რეზერვუარში გადადის, შემდეგ კი განახლებადი ენერგიის წყაროებიდან მიღებული ელექტროენერგიით ის კვლავ ცხელდება და მთავარ რეზერვუარში ბრუნდება. საბოლოო ჯამში გამოდის, რომ სილიციუმი ერთგვარი ელემენტის ფუნქციას ასრულებს, რომელსაც ენერგიის მიღება და შემდეგ მისი გაცემა შეუძლია.

შემნახველი რეზერვუარი

სისტემის მთავარი გამოწვევა ისეთი ნივთერებების შერჩევაა, რომლებიც მაღალ ტემპერატურაზე ეფექტურად იმუშავებს.

"კონტეინერმა შიგნიდან წარმოუდგენლად მაღალ ტემპერატურას უნდა გაუძლოს, გარედან კი მან ოთახის ტემპერატურა უნდა შეინარჩუნოს", - აცხადებს ჰენრი.

კონტეინერის შესაქმნელად ერთ-ერთ ნივთიერებად გრაფიტი განიხილება, თუმცა მეცნიერები შიშობდნენ, რომ მაღალი ტემპერატურის პირობებში გრაფიტი შესაძლოა სილიციუმთან რეაქციაში შესულიყო. ამის გადასამოწმებლად მეცნიერებმა გრაფიტის მინიატურული რეზერვუარი შექმნეს, რომელიც თხევადი სილიციუმით აავსეს. მათ აღმოაჩინეს, რომ გავარვარებულმა სილიციუმმა გრაფიტის ზედაპირზე თხელი დამცავი ფენა შექმნა, რომელიც გრაფიტს დაზიანებისგან იცავს.

მეცნიერების წინაშე კიდევ ერთ დაბრკოლება იდგა, ვინაიდან რეზერვუარი ძალიან დიდი ზომის უნდა იყოს, მისი შექმნა გრაფიტის ერთიანი ბლოკისგან შეუძლებელი იქნებოდა, საჭირო იყო გრაფიტის ბლოკების ერთმანეთთან ისე შეერთება, რომ რეზერვუარიდან გამდნარ სილიციუმს არ გაეჟონა. მკვლევარებმა გრაფიტის ფილები ნახშირბადის ჭანჭიკებით ერთმანეთს მიამაგრეს, ხოლო დარჩენილი სიცარიელეები კი დრეკადი გრაფიტით ამოავსეს და საბოლოოდ მყარი კონსტრუქცია მიიღეს.

მეცნიერების თქმით, ერთი ასეთი სისტემა პატარა ქალაქის განახლებადი ენერგიით მომარაგებას შეძლებს.

ჰენრი აცხადებს, რომ ასეთი სისტემის დამონტაჟება ნებისმიერ ადგილას იქნება შესაძლებელი, განსხვავებით მსგავსი კონკურენტული სისტემებისგან, რომლებიც წყლის დიდ რეზერვუარებსა და სხვა უფრო მასიურ ინფრასტრუქტურას მოითხოვს.