Η ενσωμάτωση της αποθήκευσης ενέργειας στα δομικά υλικά είναι μια πρωτοποριακή καινοτομία που έχει τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο σκεφτόμαστε την κατανάλωση και τη διατήρηση ενέργειας στο δομημένο περιβάλλον.
Καθώς ο κόσμος αντιμετωπίζει τις προκλήσεις της κλιματικής αλλαγής και τη διαρκώς αυξανόμενη ζήτηση για ενέργεια, ερευνητές και ειδικοί του κλάδου διερευνούν νέους και καινοτόμους τρόπους για να κάνουν τα κτίρια πιο ενεργειακά αποδοτικά και βιώσιμα. Μια τέτοια προσέγγιση είναι η ενσωμάτωση των δυνατοτήτων αποθήκευσης ενέργειας απευθείας στα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή κτιρίων, μετατρέποντας έτσι τα ίδια τα κτίρια σε συσκευές αποθήκευσης ενέργειας.
Η ιδέα της ενσωμάτωσης της αποθήκευσης ενέργειας στα δομικά υλικά δεν είναι εντελώς νέα, αλλά οι πρόσφατες εξελίξεις στην επιστήμη των υλικών και στις τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας έχουν φέρει αυτήν την ιδέα πιο κοντά στην πραγματικότητα. Οι ερευνητές διερευνούν τώρα διάφορες μεθόδους ενσωμάτωσης δυνατοτήτων αποθήκευσης ενέργειας σε κοινά δομικά υλικά όπως σκυρόδεμα, τούβλα και γυαλί. Αυτές οι καινοτόμες προσεγγίσεις στοχεύουν στη δημιουργία μιας νέας γενιάς δομικών υλικών που μπορούν να αποθηκεύουν και να απελευθερώνουν ενέργεια κατά παραγγελία, μειώνοντας έτσι την ανάγκη για συμβατικά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας και βελτιώνοντας τη συνολική ενεργειακή απόδοση.
Μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για την ενσωμάτωση της αποθήκευσης ενέργειας στα δομικά υλικά είναι η χρήση υλικών αλλαγής φάσης (Phase Change Materials, PCM). Τα υλικά PCM είναι ενώσεις που μπορούν να αποθηκεύσουν και να απελευθερώσουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας, καθώς υπόκεινται σε αλλαγή φάσης, όπως από στερεό σε υγρό ή αντίστροφα. Ενσωματώνοντας υλικά PCM σε δομικά υλικά όπως σκυρόδεμα ή σοβά, οι ερευνητές μπόρεσαν να δημιουργήσουν υλικά που μπορούν να απορροφήσουν και να αποθηκεύσουν την υπερβολική θερμότητα κατά τη διάρκεια της ημέρας και να την απελευθερώσουν τη νύχτα όταν πέφτουν οι θερμοκρασίες. Αυτό, με τη σειρά του, μπορεί να βοηθήσει στη ρύθμιση της θερμοκρασίας των εσωτερικών χώρων και στη μείωση της ανάγκης για ενεργοβόρα συστήματα θέρμανσης και ψύξης.
Μια άλλη καινοτόμος προσέγγιση για την ενσωμάτωση της αποθήκευσης ενέργειας στα δομικά υλικά είναι η ανάπτυξη των λεγόμενων «έξυπνων τούβλων». Αυτά τα τούβλα έχουν σχεδιαστεί για να ενσωματώνουν δυνατότητες αποθήκευσης ενέργειας, χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό υλικών που μπορούν να αποθηκεύσουν και να απελευθερώσουν ενέργεια ως απόκριση σε αλλαγές θερμοκρασίας ή άλλες περιβαλλοντικές συνθήκες.
Για παράδειγμα, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Exeter ανέπτυξαν έναν τύπο έξυπνου τούβλου που χρησιμοποιεί συνδυασμό σκυροδέματος και ειδικού τύπου μονωτικού υλικού για την αποθήκευση και την απελευθέρωση θερμότητας. Αυτά τα τούβλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή τοίχων που μπορούν να απορροφήσουν την υπερβολική θερμότητα κατά τη διάρκεια της ημέρας και να την απελευθερώσουν τη νύχτα, βοηθώντας στη διατήρηση μιας άνετης θερμοκρασίας στο εσωτερικό του κτιρίου, χωρίς την ανάγκη πρόσθετων συστημάτων θέρμανσης ή ψύξης.
Εκτός από την αποθήκευση θερμικής ενέργειας, οι ερευνητές διερευνούν επίσης τρόπους για να ενσωματώσουν τις δυνατότητες αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας στα δομικά υλικά. Μια τέτοια προσέγγιση είναι η ανάπτυξη διαφανών ηλιακών κυψελών που μπορούν να ενσωματωθούν σε παράθυρα και άλλες γυάλινες επιφάνειες. Αυτά τα ηλιακά κύτταρα μπορούν να παράγουν ηλεκτρισμό από το ηλιακό φως, ενώ επιτρέπουν στο φως να περάσει μέσα, μετατρέποντας τα παράθυρα σε συσκευές παραγωγής ενέργειας. Αυτή η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί στη συνέχεια να αποθηκευτεί σε ολοκληρωμένα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, όπως μπαταρίες ή υπερπυκνωτές, για μελλοντική χρήση.
Η ενσωμάτωση της αποθήκευσης ενέργειας στα δομικά υλικά βρίσκεται ακόμη στα αρχικά της στάδια και πολλές προκλήσεις απομένουν να αντιμετωπιστούν προτού αυτές οι τεχνολογίες υιοθετηθούν ευρέως. Για παράδειγμα, οι ερευνητές πρέπει να αναπτύξουν υλικά με υψηλότερη ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και χαμηλότερο κόστος. Επιπλέον, η ενσωμάτωση των δυνατοτήτων αποθήκευσης ενέργειας στα δομικά υλικά πρέπει να γίνεται με τρόπο που να μην θέτει σε κίνδυνο τη δομική ακεραιότητα ή η αισθητική ενός κτιρίου.
Παρά τις προκλήσεις, τα πιθανά οφέλη από την ενσωμάτωση της αποθήκευσης ενέργειας στα δομικά υλικά είναι τεράστια. Μετατρέποντας τα κτίρια σε συσκευές αποθήκευσης ενέργειας, μπορούμε να μειώσουμε την εξάρτησή μας από τα συμβατικά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, να βελτιώσουμε τη συνολική ενεργειακή απόδοση του δομημένου περιβάλλοντος και να συμβάλουμε στον μετριασμό των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής. Καθώς οι ερευνητές συνεχίζουν να εξερευνούν νέες και καινοτόμες προσεγγίσεις για την ενσωμάτωση της αποθήκευσης ενέργειας στα δομικά υλικά, μπορούμε να προσβλέπουμε σε ένα μέλλον όπου τα κτίριά μας, όχι μόνο θα παρέχουν στέγαση, αλλά θα συμβάλλουν και σε έναν πιο βιώσιμο και ενεργειακά αποδοτικό κόσμο..
Με πληροφορίες από energyportal.eu
