تخزين الطاقة الحرارية يتضمن تسخين أو تبريد مادة للحفاظ على الطاقة لاستخدامها لاحقًافي أبسط صورها، تتضمن هذه العملية تسخين الماء خلال فترات وفرة الطاقة، وتخزينها، ثم استخدامها لاحقًا. وتعتمد هذه العملية على خيارات تخزين مثل الماء، أو الخزانات المملوءة بالثلج، أو الأرض، أو المسطحات المائية الكبيرة تحت الأرض.
يتم تعريفه على أنه تقنية تمكن من نقل وتخزين الطاقة الحرارية، وتخزين الطاقة الحرارية يتكامل مع حلول الطاقة الحديثة مثل تقنيات الطاقة الشمسية والطاقة الكهرومائية. خلال فترات الطلب على الكهرباء خارج أوقات الذروة، يتم توليد المياه المبردة أو الساخنة وتخزينها، ثم سحبها وتوزيعها خلال فترات الذروة. يُسهّل خزان التخزين، المجهز بموزعات في الأعلى والأسفل، عملية توزيع المياه، مما يُشكّل طبقة انتقالية بين مناطق المياه الدافئة والباردة. تكون فعالية تكلفة الكهرباء المستخدمة في توليد الطاقة الحرارية أعلى ليلاً منها نهاراً.
ما هي أنواع الطاقة الحرارية؟
يستخدم تخزين الطاقة الحرارية تقنيات متنوعة، مما يوفر فترات تخزين تتراوح بين ساعات وشهور. تُستخدم خصائص مواد مختلفة في تطبيقات تخزين الطاقة الحرارية (TES)، وتُصنف إلى ثلاث طرق بناءً على الآليات الحرارية: الحرارة الحسية والحرارة الكامنة والحرارة الكيميائية الحرارية.
1. يعد تخزين الطاقة الحرارية المعقول خيارًا قابلاً للتطبيق لخفض استهلاك الطاقة وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون2 الانبعاثات، وخاصةً في المباني السكنية. تتضمن هذه الطريقة استخدام الماء أو الصخور لتخزين الحرارة وإطلاقها عن طريق تغيير درجة حرارة المادة.
٢. تُخزّن أنظمة تخزين الحرارة الكامنة الطاقة عن طريق تغيير حالة الوسط دون تغيير درجة حرارته. مواد تغيير الطور، المُستخدمة في تقنيات الطاقة الشمسية ومواد البناء، قادرة على تخزين الحرارة كحرارة كامنة، مما يسمح بامتصاص وتخزين الحرارة الزائدة في المباني.
3. تعتمد أنظمة تخزين الحرارة الكيميائية الحرارية على التفاعلات الكيميائية أو عمليات الامتصاص على سطح المادة، مما يتيح للمادة امتصاص الحرارة أو إطلاقها.
انظر أيضا: ما هو تحويل الطاقة الحرارية للمحيطات (OTEC)؟
ما هي فوائد تخزين الطاقة الحرارية؟
يوفر تخزين الطاقة الحرارية العديد من المزايا:
- إنه يخفض حاجه قصوى ويعمل على استقرار الطلب الإجمالي من خلال تخزين الطاقة خلال فترات الطلب المنخفض وإطلاقها خلال فترات الطلب المرتفع.
- It يقلل من ثاني أكسيد الكربون2 انبعاثات وخفض التكاليف من خلال تحسين استخدام الطاقة خلال الأوقات الأكثر اقتصادا عندما تكون نسبة أعلى من الطاقة المتجددة متاحة.
- It يعزز كفاءة الطاقة الإجمالية من أنظمة الطاقة.
- يلعب دورا حاسما في أنظمة حلاقة الذروةحيث يتم تشغيل المضخات الحرارية باستخدام الطاقة خارج أوقات الذروة لتوليد الحرارة أو البرودة، باستخدام الطاقة الكهربائية الفعالة من حيث التكلفة والحرارة المهدرة من المصادر الصناعية لموازنة الأحمال في نظام الطاقة.
انظر أيضا: ما هو البرك في محطة الطاقة الكهرومائية؟
ما هي الحاجة لتخزين الطاقة الحرارية؟
تُعطي العديد من الدول الأولوية لاستراتيجيات إزالة الكربون، مع التركيز على الطاقة المتجددة وزيادة الاعتماد على الكهرباء، إذ يُمكن لهذه النُهُج أن تُحقق ما يصل إلى 90% من تخفيضات الانبعاثات. ويُؤكد انخفاض تكاليف الطاقة المتجددة على أهمية هذا التحول. ومع ذلك، فإن التباين الكامن في مصادر الطاقة المتجددة يستلزم زيادة تخزين الطاقة. ضمان إمدادات ثابتة من الطاقة النظيفة خلال فترات التقلب، مثل عندما تكون الرياح هادئة أو عندما لا تنتج الشمس الطاقة الشمسية.
