آجرهای نسوز عصر برنز می‌توانند دوران طلایی ذخیره انرژی ارزان را به ارمغان بیاورند
یک روش باستانی برای ذخیره گرما ممکن است راه‌حل چالش‌های محیط‌زیستی مدرن باشد. این تکنیک شامل استفاده از “آجرهای نسوز” است که در اوایل عصر برنز، حدود سال 3000-4000 قبل از میلاد، ظهور کردند. کاربرد اولیه آن‌ها در دیواره‌های کوره بود، اما امروزه آجرهای نسوز در ساخت کوره‌ها اساسی هستند.
محققان استنفورد می‌گویند آجرهای نسوز می‌توانند به پذیرش سریع‌تر و ارزان‌تر انرژی‌های تجدیدپذیر کمک کنند. این محققان پیش‌بینی می‌کنند که این آجرها می‌توانند وابستگی جهانی به باتری‌ها را تا 14.5%، هیدروژن را تا 31% و ذخیره‌سازی گرمای زیرزمینی را تا 27.3% کاهش دهند - در صورتی که جهان تا سال 2050 به انرژی تجدیدپذیر کامل منتقل شود.
مارک ز. جیکوبسن، نویسنده ارشد مطالعه و استاد مهندسی عمران و محیط‌زیست در مدرسه پایداری دوئر و مدرسه مهندسی استنفورد، گفت: «تفاوت بین ذخیره‌سازی آجرهای نسوز و باتری‌ها این است که آجرهای نسوز گرما را ذخیره می‌کنند نه برق و یک دهم هزینه باتری‌ها را دارند. مواد آن‌ها نیز بسیار ساده‌تر است. آن‌ها اساساً فقط اجزای خاک هستند.»
مطالعه مبتنی بر مدل کامپیوتری
آجرهای نسوز بلوک‌های سرامیکی هستند که می‌توانند گرمای شدید را تحمل کنند. به گفته محققان، کانتینرهای عایق‌شده‌ای که با آجرهای جاذب گرما پر شده‌اند می‌توانند گرمای تولید شده توسط انرژی خورشیدی یا بادی را حفظ کنند و یک منبع انرژی پایدار برای مصارف صنعتی باشند.
با گردش هوا از طریق توده‌های آجر، گرمای ذخیره شده می‌تواند به‌طور تقاضا آزاد شود، که به تولیدکنندگان سیمان، فولاد، شیشه و کاغذ کمک می‌کند تا عملیات خود را بدون توجه به شرایط جوی ادامه دهند.
این می‌تواند برای صنایعی مانند تولید سیمان، شیشه، آهن و فولاد مفید باشد. تمامی این صنایع به دماهای بسیار بالا نیاز دارند که اغلب بالای 1000 درجه سانتی‌گراد است.
تیم محققان محاسبه کرد که وابستگی کنونی به سوخت‌های فسیلی برای تولید این گرما مجموعاً 17% از انتشار جهانی دی‌اکسید‌کربن را تشکیل می‌دهد. با این حال، این تکنیک باستانی می‌تواند به کاهش انتشار کمک کند.
دانیل سمبور، یکی از نویسندگان و پژوهشگر فوق‌دکترا در مهندسی عمران و محیط‌زیست، گفت: «با ذخیره انرژی به شکلی که نزدیک به استفاده نهایی آن باشد، ناکارآمدی‌های تبدیل انرژی کاهش می‌یابد.»
برای این مطالعه، تیم تأثیر استفاده گسترده از آجرهای نسوز در 149 کشور بزرگ تولید‌کننده کربن را که به منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باد، زمین‌گرمایی، هیدروپاور و خورشیدی متکی هستند، ارزیابی کرد.
یک مدل کامپیوتری برای مقایسه آینده‌های مختلف انرژی تجدیدپذیر استفاده شد.
سناریوی اول آجرهای نسوز را برای 90% از تولید گرمای صنعتی اولویت‌بندی کرد. سناریوی دوم کاملاً ذخیره‌سازی انرژی حرارتی را کنار گذاشت و به جای آن از کوره‌های الکتریکی، بخاری‌ها، بویلرها و پمپ‌های حرارتی استفاده کرد که از باتری‌ها تغذیه می‌شوند.
مدل‌ها نشان دادند که استفاده از آجرهای نسوز برای ذخیره‌سازی گرما می‌تواند هزینه‌های سرمایه‌ای را تا 1.27 تریلیون دلار کاهش دهد و نیاز به شبکه و باتری را در 149 کشور کاهش دهد.
این تکنیک به هزینه کمتری نیاز دارد
انتقال به انرژی پاک‌تر برای سلامت انسان نیز حیاتی است. مطالعات قبلی آلودگی هوا ناشی از سوخت‌های فسیلی را با میلیون‌ها مرگ زودرس هر سال مرتبط دانسته‌اند.
جیکوبسن گفت: «هر مقدار از سوخت‌هایی که به برق تبدیل می‌کنیم، آلودگی هوا را کاهش می‌دهد.
این تکنیک انتظار می‌رود که هزینه کمتری برای انتقال به منابع انرژی پاک نیاز داشته باشد. با هزینه کمتر، فناوری می‌تواند سریع‌تر از روش‌های پیشنهادی دیگر به کار گرفته شود.
جیکوبسن در پایان بیانیه مطبوعاتی گفت: «چیزی که من را هیجان‌زده می‌کند این است که تأثیر آن بسیار بزرگ است، در حالی که بسیاری از فناوری‌هایی که من بررسی کرده‌ام، تأثیرات حاشیه‌ای دارند. اینجا من می‌توانم یک مزیت چشمگیر را با هزینه کم از چند زاویه ببینم، از کمک به کاهش مرگ و میر ناشی از آلودگی هوا تا آسان‌تر کردن انتقال جهان به تجدیدپذیرهای پاک.»
جالب اینکه، چندین شرکت در حال حاضر در حال تجاری‌سازی این سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی حرارتی هستند. اگر در مقیاس بزرگ پذیرفته شود، این راه‌حل پتانسیل این را دارد که به تحقق هدف اقلیمی سازمان ملل برای صفر خالص انتشار تا سال 2050 کمک کند.
یافته‌ها در PNAS Nexus گزارش شده‌اند.
