قطعا اولویت قرار دادن انرژی خورشیدی در دنیای امروز بسیار مهم است. دانشمندان انرژی خورشیدی را اولویت خود قرار دادند و به جای پانل‌های فتوولتائیک خورشیدی، برج‌هایی در صحرا را مورد بررسی قرار دادن که ردیف‌های عظیمی از آینه‌های سهمی (پارابولیدال) در اطراف آن‌ها طراحی شده‌اند و برای خورشید و انعکاس نور آن به سمت یک نقطه طراحی شده‌اند.

انرژی تولید شده توسط این سیستم اغلب بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد (۱۸۳۲ درجه فارنهایت) است. این گرما را می‌توان مستقیماً یا با استفاده از توربین بخار برای تولید برق استفاده کرد یا می‌توان آن را برای استفاده بعدی با گرم کردن نوعی باتری حرارتی ذخیره کرد. بسیاری از این نوع تاسیسات از نمک‌های مذاب برای این منظور استفاده می‌کنند، زیرا خواص حرارتی آنها ذخیره و بازیابی گرما را در دماهای بالا امکان‌پذیر می‌کند.

نمک‌های مذاب دارای معایب قابل توجهی هستند. آنها می‌توانند فوق العاده خورنده باشند، تجهیزات را از بین ببرند و عمر مفید یک تاسیسات را کاهش دهند. همچنین ممکن است تولید آنها پرهزینه باشد و گاهی اوقات در دماهای پایین‌تر جامد شوند و کار کردن با آن‌ها به دردسر تبدیل شود.

این جا است که خاکستر آتشفشانی به کار می‌آید!

در سال ۲۰۲۱ یک آتشفشان منفرد در جزیره لاپالما در جزایر قناری فوران کرد و مناطق اطراف را به وسعت ۲۰۰ میلیون متر مکعب یعنی چیزی حدود ۸۰هزار استخر شنای المپیک، غرق در خاکستر و سنگ آذرین کرد.

در واقع یکی از ویژگی‌های آن این است که اصلا کمبود خاکستر آتشفشانی نداریم. حتی سالیانه مقدار زیادی خاکستر آتشفشانی وارد پروژه‌های مهندسی می‌شود. بنابراین محققان پتانسیل آن را به‌عنوان یک وسیله ذخیره‌سازی گرما آزمایش کردند؛ آن‌ها به شکل گلوله‌های خاکستر فشرده کردند و به طور مکرر آنها را بین ۲۵۰ تا ۷۵۰ درجه سانتی‌گراد (۴۸۰ تا ۱۳۸۰ درجه فارنهایت) طی ۱۰۰۰ بار، گرم و سرد کردند.

محققان متوجه شدند که خاکستر دارای رسانایی گرمایی و ظرفیت گرمایی عالی است و همچنین از نظر فیزیکی و شیمیایی پایدار است و فقط ۰.۵۴ درصد افزایش جرم حاصل از اکسیداسیون طی این ۱۰۰۰ بار داشت.

علاوه بر این، آن‌ها دریافتند که خاکستر در کنار نمک‌های مذاب به خوبی کار می‌کند. اگر خاکستر با نمک‌های مذاب مخلوط شود، می‌تواند اثرات خورنده نمک‌ها را از بین ببرد، انرژی کافی دخیره کند و هزینه کمتری داشته باشد. خاکستر حتی می‌تواند در مخازنی که از نمک مذاب برای انتقال گرما استفاده می‌شود قرار گیرد و به خوبی از پس این مرحله بر بیاید.

این خاکسترها همچنین می‌توانند به عنوان یک گیرنده پرتوهای خورشیدی عمل کند، به این شکل که پرتوهای متمرکز خورشیدی مستقیماً به سمت ساختاری که از خاکستر ساخته شده است جذب می‌شوند و تبدیل گرما به برق با راندمان بالا را فراهم می‌کند.

در نهایت محققان می‌گویند خاکستر آتشفشانی از جزیره لاپالما، پتانسیل بسیار زیادی برای تبدیل شدن به یک ماده جایگزین و پایدار برای استفاده در میدان TES دارد که در عین حال مقرون به صرفه است و همچنین امکان صرفه‌جویی در ذخیره انرژی را فراهم می‌کند.

منبع: