Enerji Verimliliğinde Yeni Çözüm: Buz Bataryası Sistemleri

Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nde doçent olan Dr. Patrick Shamberger, araştırmalarını ısıl enerjiyi depolayıp serbest bırakabilen malzemeler üzerine yoğunlaştırıyor. The Journal of Physical Chemistry dergisinde yayımlanan makalesinde Shamberger ve ekip arkadaşları, bu malzemelerin performansını nasıl daha verimli, kararlı ve uzun ömürlü hale getirebileceklerini inceliyor.

Nasıl Çalışır

Buz bataryası sistemleri, elektriğin daha ucuz ve talebin düşük olduğu gece saatlerinde suyu veya başka malzemeleri donduruyor. Depolanan soğuk, gündüz binaların soğutulmasında kullanılarak tepe enerji talebini azaltıyor ve maliyetleri düşürüyor. Kavram yeni olmasa da Shamberger’ın çalışması, sistemlerin içindeki malzemelerin nasıl daha etkili, kararlı ve uzun ömürlü yapılabileceğine odaklanıyor.

Shamberger, “Buz bataryası teknolojisi bir süredir biliniyor. Fakat malzeme tarafında ilgilendiğim sorunlar var: doğru sıcaklıkta doğru malzeme nedir? Onu tersinir hale getirebilir miyiz? 30 yıl dayanmasını sağlayabilir miyiz?” ifadelerini kullandı.

Her ne kadar sistemler gündüz şebekeye olan bağımlılığı azaltsa da, geceleri suyu dondurmak için hâlâ enerji çekiyor. Büyük ölçekli sistemler her gece yaklaşık 500.000 pound buz donduruyor.

Doğru Karışım

Shamberger’ın ekibi, kristal yapısının parçası olarak su molekülleri içeren tuz hidratlar ve çevre için en uygun sıcaklıklarda ısıl enerjiyi depolayıp serbest bırakabilen diğer bileşikler üzerinde çalışıyor.

Amaç, malzemelerin sıcaklık aralığını özelleştirerek enerji verimliliğini artırmak ve özellikle ısı pompası kullanan binalarda hem soğutma hem ısıtma uygulamalarıyla daha uyumlu hale getirmek. Shamberger, konuyla ilgili “Onu belirli bir sıcaklıkta ayarlıyoruz ki belirli bir HVAC sistem entegrasyon yaklaşımıyla uyumlu olsun.” ifadelerini kullandı.

En büyük teknik zorluklardan biri faz ayrışması. Pek çok tuz hidrat sisteminde malzeme, farklı bileşim ve yoğunluklara sahip katı ve sıvı fazlara ayrılıyor ve bu da zamanla performansın düşmesine yol açıyor. Araştırma, bu bozulmayı engellemek için malzemelerin termodinamiğini daha iyi anlamaya odaklanıyor. Hedef, uzun yıllar boyunca güvenilir şekilde çevrim yapabilecek daha kararlı bileşimler belirlemek.

Daha Serin Bir Gelecek

Shamberger’ın araştırmalarındaki geniş vizyon, daha esnek ve dayanıklı bir enerji şebekesini desteklemek. Güneş ve rüzgar gibi yenilenebilir enerji kaynakları yaygınlaştıkça, şebeke arz ve talep dalgalanmalarına daha fazla maruz kalıyor. Enerji kullanımını tepe saatlerden kaydırabilen teknolojiler giderek daha kritik hale geliyor.

Shamberger, “Şebeke sorunlarını daha fazla enerji santrali inşa ederek çözmek istemiyoruz. Bu çok maliyetli bir çözüm olurdu ve genel olarak daha yüksek fiyatlandırma gerektirirdi” dedi.

Elektriğin ucuz olduğu saatlerde soğuk depolayıp, talebin yüksek olduğu anlarda kullanmak, binaların enerji faturalarını azaltırken şebekenin istikrarına da katkı sağlıyor. Shamberger, ideal sistemin mevcut HVAC sistemlerine sorunsuz entegre olan ve otomatik çalışan bir yapı olacağını belirtiyor. Buz bataryası sistemleri hâlihazırda kullanılıyor; örneğin New York’taki 30 katlı Eleven Madison binasında uygulanıyor.

‍

‍

‍

‍

‍

Kaynak: https://stories.tamu.edu/news/2025/08/27/ice-cooled-buildings-could-ease-strain-on-power-grid/