معرفی قابلیت‌های محصولات نانویی ایرانی در حوزه صرفه جویی انرژی

صرفه جویی در انرژی از دیگر الویت‌های ستاد توسعه فناوری نانو و فناوران این حوزه بوده است. در این گزارش در راستای اقدامات و معرفی محصولات حوزه فناوری نانو کشور در زمینه صرفه‌جویی انرژی پرداخته شده است.

صرفه جویی انرژی هم به دلیل محدود بودن منابع و هم از منظر اقتصادی یکی از مسائلی است که در تمامی کشورها مورد اهمیت قرار گرفته است. در همین راستا استفاده از فناوری‌های نوین ازجمله فناوری  نانو در این عرصه می‌تواند راهگشای بسیاری از معضلات کمبود انرژی و استفاده بهینه از منابع انرژی باشد.

لازم به ذکر است، محصولات و فناوری‌ها که در ادامه معرفی می‌شوند به مرحله تولید صنعتی و تجاری رسیده و از جمله محصولات ارائه شده در نهمین جشنواره فناوری نانو نیز هستند.

شیشه Low-E
پنجره‌ها نور، گرما و زیبایی را به خانه می‌آورند و به درک فضای زیست کمک می‌کنند. از دیگر خصوصیات پنجره‌ها عملکرد گرمایی آنها است؛ که هرچند در فصول معتدل سال عملکرد مثبتی به حساب می‌آید ولی در فصول گرم و سرد اثر نامطلوب بر هزینه‌های گرمایشی و سرمایشی ساختمان دارد. در خانه‌هایی با پنجره‌های قدیمی و بدون استفاده از فناوری‌های نوین، ۲۰ الی ۳۰ درصد اتلاف انرژی ساختمان، از راه پنجره‌ها رخ می‌دهد.
با بهره‌گیری از فناوری نانو، نسل جدیدی از شیشه‌های کنترل‌کننده انرژی یا Low-Emissivity که در فارسی به شیشه کم گسیل ترجمه شده، تولید شده است که انتقال حرارت بسیار کمتری نسبت به شیشه معمولی دارد و مانند یک عایق حرارتی شفاف عمل می‌کند.
با بهره‌گیری از این فناوری، می‌توان برای هریک از شرایط آب و هوایی کشور، شیشه‌ای متناسب با آن تولید نمود تا در مصرف انرژی حداکثر صرفه جویی انجام شود؛ مثلاً در مناطق سردسیر، شیشه‌ای انتخاب کرد که از خروج گرمای داخل ساختمان به بیرون جلوگیری ‌کرده ولی امواج تابشی ورودی را از خود عبور دهد و در مناطق گرمسیر، از نوعی استفاده نمود که علاوه بر اینکه عبور نور مرئی خورشید را (که در مناطق گرمسیر شدت بیشتری دارد) به داخل اتاق تنظیم می‌کند؛ مانع ورود امواج با طول موج‌های گرمازا به داخل شود. در جدول زیر از منظر شاخص اقتصادی این محصول بررسی شده است.

رنگ نانوعایق
عایق کاری نقش بسیار مهمی در گرم نگه داشتن ساختمان در فصل‌های سرد سال و خنک نگه داشتن آن در فصل‌های گرم دارد. به این ترتیب علاوه بر کم شدن مصرف انرژی، از آلودگی محیط زیست نیز کاسته می‌شود.

طبق تحقیقات صورت گرفته توسط سازمان نظام مهندسی ساختمان، ۳۵ تا ۴۰ درصد اتلاف انرژی در ساختمان‌ها از طریق دیوارها و ۲۵ تا ۳۰ درصد توسط سقف واحدهای ساختمانی انجام می‌شود.

روش‌های زیادی برای عایق کاری ساختمان‌ها و تاسیسات وجود دارد، از جمله پشم شیشه، پلی استایرن و غیره. در همه این سیستم‌ها لازم است دیوارها و سقف دو جداره شوند تا عایق بتواند در فضای بین دو جدار مختلف قرار گیرد. در ساختمان‌هایی که قبلا ساخته شده‌اند و عایق کاری نشده‌اند، دو جداره کردن دیوارها و سقف امری بسیار مشکل و پر هزینه است.

در این میان، فناوران ایرانی با بهره‌مندی از فناوری نانو، عایقی به صورت رنگ وارد بازار کرده است. رنگ نانو عایق برای عایق کاری دیوار‌ها، سقف، تاسیسات، لوله‌ها، مخازن و غیره به کار می‌رود. این رنگ به روش‌های بسیار ساده اسپری، رول و یا قلمو اعمال می‌شود و این امکان را برای ما مهیا نموده است که منزل و دفتر کار خود را با رنگ زدن عایق کاری کنیم و در نهایت هزینه بسیار کمتری برای سرمایش و گرمایش بپردازیم.

نانو سیال افزایش دهنده انتقال حرارت
انرژی یکی از اصلی‌ترین عوامل زیرساختی برای شکل گیری و پیشـرفت جوامع صـنعتی بـوده و میـزان دسترسـی کشـورها بـه منـابع گوناگون انرژی یکی از نشانه‌های پیشرفت و قدرت سیاسی و اقتصـادی است. در کشور ایران ۶۰ درصد از مصرف انرژی به گاز طبیعی، ۳۸ درصد به نفت و باقی مانده به دیگر منابع انرژی اختصاص دارد. حدود ۱۷ درصد از ذخائر گاز طبیعی در جهان متعلق به کشور ایران است.ست

بنابر اعلام سازمان بهینه سازی مصرف سوخت، ۲۵ درصد از کل انرژی کشور دربخش خانگی مصرف می‌شود که سهم عمده آن مربوط به گاز است. نحوه استفاده از این سوخت و کاربردهای مختلف خانگی نشان می‌دهد که ۷۱ درصد برای گرمایش محیط (موضعی)، ۲۲ درصد برای گرمایش آب و ۷ درصد برای پخت و پز است.

خوشبختانه محققان ایرانی از سال ۱۳۸۹ موفق به تولید نانو سیال افزایش دهنده میزان انتقال حرارت شده‌اند که دارای کاربردهای بسیاری در بخش‌های مختلف صنعتی و خانگی است. به طور کلی این محصول در هر مکانی که نیاز به انتقال حرارت، چه برای خنک کردن و چه برای گرم کردن، توسط مایعات وجود دارد، کاربرد خواهد داشت. این محصول علاوه بر امکان استفاده به عنوان سیال واسط، بصورت اسپری نیز به عنوان نانو پوشش بر روی انواع سطوح از جمله مبدل‌های حرارتی قابل استفاده است.
به عنوان مثال، یکی از مکان‌هایی که می‌توان با استفاده از این محصول راندمان انتقال حرارت را افزایش داده و کاهش مصرف سوخت را مشاهده نمود، موتورخانه ساختمان‌ها است. در تست‌های انجام شده مشخص شد که در صورت استفاده از این نانوسیال در آب موتورخانه با نسبت ۱ به ۱۰، مدت زمان روشن بودن مشعل جهت گرمایش آب درون مخزن در مقایسه با استفاده از آب معمولی ۹ درصد کاهش می‌یابد. با توجه به امکان استفاده از این محصول در سایر سیستم‌های گرمایش خانگی، در نگاه کلان و با در نظر گرفتن این مساله که حجم مصرف گاز طبیعی کل کشور در فصل‌های سرد و در بخش خانگی، روزانه حدود ۵۰۰ میلیون متر مکعب است، می‌توان پیش‌بینی کرد که در صورت استفاده از این محصول نانویی در سطح وسیع، صرفه جویی وسیعی در مصرف گاز طبیعی کشور صورت می‌پذیرد که منجر به کاهش چشم گیر هزینه‌های اقتصادی در حوزه انرژی خواهد شد. در جدول زیر از منظر شاخص اقتصادی این محصول بررسی شده است.