Elektrik kullanmadan binaların sıcaklığını dengeleyen ahşap bazlı ‘’termal pil’’ geliştirildi

Binalarda artan enerji tüketimine karşı dikkat çekici bir çözüm ABD’li bilim insanlarından geldi. 

Teksas Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, faz değişim teknolojisiyle güçlendirilmiş ahşap bazlı bir malzeme geliştirerek iç mekân sıcaklığını elektrik kullanmadan dengelemeyi başardı. Yeni kompozit malzeme, gündüz depoladığı ısıyı gece geri vererek doğal bir iklim kontrolü sağlıyor.

Faz değişim malzemeleri (PCM), erime sırasında ısıyı emiyor, katılaşırken ise bu enerjiyi geri salıyor. Bu sayede, iç mekân sıcaklığı daha stabil kalıyor ve klima ya da ısıtma sistemlerine olan ihtiyaç azalıyor.

Bu yaklaşım, binaların enerji yükünü doğal yollarla dengelemesini sağlayarak elektrik tüketimini azaltmayı ve enerji faturalarını ciddi oranda düşürmeyi hedefliyor.

Ahşabın hücresel yapısı çözüm oldu

Faz değişim malzemeleri uzun yıllardır bilinmesine rağmen, en önemli sorunları sızıntıydı. Bu malzemeler sıvılaşma sürecinde dışarı taşabiliyor ve uygulamayı zorlaştırıyordu.

Teksas Üniversitesi ekibi, çözümü ağaçların hücresel mimarisinde yani kısacası doğada buldu. Araştırmacılar, ahşaptaki bitki hücrelerini bir arada tutan sert bağlayıcı madde lignini uzaklaştırarak gözenekli bir selüloz iskeleti elde etti. Ardından bu gözenekler, faz değişim malzemesi ve sızıntıyı önleyen yumuşak bir plastik karışımıyla dolduruldu.

Bu yöntem sayesinde:

·       Isı depolayan madde erirken yerinde sabit kalıyor.

·       Ahşabın yapısal dayanımı artıyor.

·       Ekstra “ölü ağırlık” oluşturan taşıyıcı malzemelere ihtiyaç kalmıyor.

Yeni malzeme, laboratuvar testlerinde 1.000 kez ısıtılıp soğutulmasına rağmen ne sızıntı ne de yapısal dayanım kaybetti. 

Çalışmanın ortak yazarlarından Dr. Hongbing Lu, şu değerlendirmeyi yaptı:

“Birçok enerji depolama malzemesi dayanıklılıktan ödün verirken, bu ahşap tabanlı faz değişim kompozitleri tekrar eden ısıtma-soğutma döngülerinde mekanik bütünlüğünü koruyor. Bu da onları hem enerji verimli hem de uzun vadeli bina kullanımı için dayanıklı kılıyor.”

Sıradaki adım: Ticarileştirme

Araştırma ekibi şimdi teknolojiyi geliştirme ve pazara sunma aşamasına hazırlanıyor. Amaç, enerji verimli iklimlendirme çözümlerini geniş kitlelere ulaştırmak.

Ortak yazarlardan Gustavo Felicio Perruci’ye göre projenin başarısı, ulusal laboratuvarlarla yürütülen disiplinlerarası iş birliğinden kaynaklanıyor. Bu çalışma, sürdürülebilir malzemelerin gerçek dünyada uygulanabilir mühendislik çözümlerine dönüştürülebileceğini gösteriyor.

Yeni geliştirilen “ahşap ısı pili”, geleceğin enerji verimli ve düşük karbonlu binalarında önemli bir rol oynayabilir.

Kaynak:

https://interestingengineering.com/science/us-wood-based-thermal-material