آیا می‌توان گرمای تابستان را برای زمستان ذخیره کرد؟
۱۴۰۳ خرداد ۷, دوشنبه
انرژی زیادی در زمستان‌ها در بخش گرمایش به مصرف می‌رسد و ذخیره گرمای تابستان برای استفاده در زمستان ممکن است.
از قبل چندین سیستم ذخیره‌سازی گرمای فصلی برای استفاده در فصل سرما وجود دارد. مثلاَ در شهر مارستال دنمارک یک ذخیره‌گاه بزرگ و پوشیده وجود دارد که در تابستان با استفاده از کلکتور گرمایی خورشیدی گرم می‌شود. این ذخیره‌گاه می‌تواند در زمستان گرمایش مورد نیاز نیمی از ۲۰۰۰ باشنده محل را تامین کند.
همواره شمار بیشتری از این گونه سیستم‌های ذخیره انرژی حرارتی نه تنها در اروپا بلکه در جاهای دیگر نیز ایجاد می‌شود.
صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید!
چه فن‌آوری‌هایی در این زمینه وجود دارند؟ ما در این گزارش چهار سیستم را معرفی می‌کنیم.
مخازن حرارتی: امکانی برای گرمایش محلی
در این سیستم، تانک‌های بزرگ ذخیره حرارتی در زیر زمین ساخته می‌شود. چاله‌ها یا ذخایر زیرزمینی عمیق کنده و با فلز فویل عایق‌بندی می‌شود. سپس در این ساحه به اندازه یک هکتار حدود ۷۰ هزار متر مکعب آب انداخته می‌شود.
سپس آب توسط انرژی خورشیدی، ضایعات انرژی فابریکه‌ها یا سوختادن زباله‌های گیاهی تا ۹۰ درجه سانتی‌گراد داغ می‌شود. این مخزن به شکلی عایق‌بندی می‌شود که در جریان سال تنها ۱۰ درصد از گرمای خود را از دست بدهد. در زمستان این آب داغ به سیستم گرمایش یا مرکزگرمی‌ها جریان می‌یابد و خانه‌ها را گرم می‌سازد.
تا حالا تنها شش مخزن ژئوترمال یا حرارت مرکزی زمین در دنمارک و یکی در تبت وجود دارد و سه تانک دیگر در آلمان و پولند زیر ساخت است. علاقمندی به این سیستم در حال افزایش است.
در این سیستم، یک گزینه دیگر هم این است که معادن زیر زمینی زغال سنگ به این مقصد استفاده شود. در منطقه رور آلمان ایجاد یک سیستم ذخیره حرارتی در یک معدن سابق زغال سنگ زیر آزمایش قرار دارد.
مزایا و معایب: مخزن‌های حرارتی بزرگ زیرزمینی گرمایش زمستانی برای خانه‌ها را با هزینه پایین ممکن می‌سازد. در حالی که هزینه‌های ایجاد چنین مخازن نسبتاً پایین است، فضای کافی برای ایجاد چنین مخازنی نیاز است.
بهره‌وری انرژی: بالا. تنها ۱۰ درصد حرارت خود را در ادامه سال از دست می‌دهد.
در کجاها می‌توان از این سیستم استفاده کرد؟ در همه جا.
تانک‌های بزرگ حرارتی در ساختمان‌ها
تانک‌های بزرگ آب در ساختمان‌ها نیز می‌توانند ماه‌ها حرارت را حفظ کنند. به این منظور، تانک‌های فولادی به حجمی تا ۲۶۰ متر مکعب در ساختمان‌های جدید نصب می‌شوند. این تانک‌ها می‌توانند چندین طبقه بلند باشند و باید به خوبی عایق‌بندی گردند.
از آنجایی که تانک‌های فولادی بسیار قیمت هستند و ساختمان‌هایی که این گونه تانک‌ها در آن‌ها نصب می‌شوند باید به صورت خاص طراحی شوند، هزینه آن حدود ۱۰ برابر بیشتر از ذخیره‌های حرارتی زیرزمینی است. یک ذخیره تانک در ساختمان که حدود ۵۰ متر مکعب گنجایش داشته باشد، همراه با سیستم انرژی خورشیدی‌اش حدود ۱۷۰ هزار یورو هزینه می‌برد.
به گونه مثال این ساختمان (در تصویر) در شهر فرانکفورت چند تانک به ظرفیت ۵۰ متر مکعب آب دارد و یک سیستم انرژی خورشیدی آب آن را در تابستان تا ۸۰ درجه گرم می‌کند. این تانک‌ها در زمستان ۵۶ آپارتمان را گرم می‌کنند.
مزایا و معایب: جاسازی تانک‌های ذخیره حرارتی کاربردی است، خوب عایق‌بندی می‌شود و نیاز به نل‌کشی‌های زیادی ندارد. برق مورد نیاز برای گرم کردن آب این تانک‌ها را می‌توان از انرژی خورشیدی تامین کرد. اما ساختمان‌ها به این هدف باید به صورت خاص طراحی شوند که برای بسیاری صاحبان خانه‌ها کار آسانی نخواهد بود.
بهره‌وری انرژی: بسیار بالا. این تانک‌ها در خود ساختمان نصب اند و حرارت آن به ندرت ضایع می‌شود.
کجاها می‌توان آن را استفاده کرد؟ در ساختمان‌های جدید در همه جا.
مخزن‌های انرژی زمین‌گرمایی: مناسب برای پمپ حرارتی
ذخیره حرارت در زیر زمین برای تامین گرمایش ساختمان‌ها نیز ممکن است. برای این کار پایپ‌های آب در زمین جاسازی می‌شوند و زمین‌های اطراف و بالای آن خوب عایق‌بندی می‌شود.
در تابستان با استفاده از سیستم حرارتی خورشیدی آب داغ می‌شود و در زمستان یک پمپ حرارتی با استفاده از آب داغ ذخیره شده در زیر زمین، خانه‌ها را گرم می‌کند.
این مجتمع مسکونی در برلین (تصویر) که در دهه ۱۹۲۰ ساخته شده، با استفاده از مخزن‌های زمین‌گرمایی گرم ساخته می‌شود.
مطالب ویدیویی را در صفحه یوتیوب ما ببینید!
مزایا و معایب: مجهزسازی ساختمان‌ها با این سیستم ممکن است، اما در کنار ساختمان‌ها باید جای کافی برای نصب پایپ‌ها در زیر زمین وجود داشته باشد. برای یک خانه به حدود ۴۰ متر مربع زمین نیاز است، اما برای ساختمان‌های بزرگ‌تر باید ساحه‌ای بزرگ‌تر در اختیار باشد.
بهره‌وری انرژی: بالا. پمپ‌های حرارتی با این سیستم زمین‌گرمایی به صورت خوب کار می‌کند، حتی در روزهای سرد زمستانی.
کجاها می‌توان از این سیستم استفاده کرد؟ در هر جایی که فضای کافی وجود داشته باشد.
مخزن‌های فصلی با هایدروجن: مناسب برای شهرداری‌ها
حرارت را می‌توان با استفاده از هایدروجن نیز ذخیره کرد. این فن‌آوری از قبل در برخی ساختمان‌ها وجود دارد.
در این سیستم، از مازاد انرژی خورشیدی در یک پروسه الکترولیز برای تولید هایدروجن کار گرفته می‌شود. سپس این هایدروجن در مخزن‌های تحت فشار ذخیره می‌گردد. در زمستان این هایدروجن با استفاده از سلول‌های سوختی تبدیل به حرارت شده و ساختمان‌ها را گرم می‌کند.
براساس محاسبه یک سناریوی طولانی مدت که برای حکومت آلمان انجام شده است، در آینده حدود ۹ درصد شبکه‌های گرمایش نواحی در آلمان را هایدروجن تشکیل خواهد داد. هایدروجن را می‌توان در حفره‌های بزرگ زیرزمینی ذخیره کرد، جایی که فعلاَ گاز طبیعی ذخیره می‌شود.
مزایا و معایب: هایدروجن در کنار دیگر سیستم‌های ذخیره حرارتی یک گزینه خوب برای سیستم انرژی و خدمات شهری است و سازگار با محیط زیست نیز می‌باشد. اما چنین سیستم‌هایی برای استفاده انفرادی در خانه‌ها بسیار پرهزینه است. نصب این سیستم در این ساختمان در شهر بن (در تصویر) حدود ۵۵۰ هزار یورو هزینه برده است.
بهره‌وری انرژی: ضعیف. در روند تبدیل برق به هایدروجن و تبدیل دوباره آن به برق در زمستان حدود ۴۰ درصد ضایعات حرارتی دارد. به این ترتیب، دیگر سیستم‌های ذخیره حرارت فصلی به مراتب موثرتر است.
این سیستم را کجا می‌توان استفاده کرد؟ در همه جا.