متامواد حرارتی چیستند؟
متامواد حرارتی گروهی از مواد مهندسی شده هستند که خواص حرارتی غیرمعمولی از خود نشان می‌دهند. این مواد می‌توانند:
- جریان گرما را در جهت‌های غیرمعمول هدایت کنند
- مانند یک عایق حرارتی هوشمند عمل نمایند
- رفتار حرارتی خود را بر اساس شرایط محیطی تنظیم کنند
کاربردهای کلیدی متامواد حرارتی در صنعت برق:
۱. مدیریت پیک مصرف در ساختمان‌ها:
- پنجره‌های هوشمند با قابلیت تنظیم عبور حرارت
- پوشش‌های دیواری با خاصیت عایق‌بندی پویا
- کاهش ۲۰-۳۰ درصد مصرف انرژی سیستم‌های سرمایشی
۲. بهینه‌سازی مصرف در صنایع انرژی‌بر:
- عایق‌بندی تجهیزات در صنایع فولاد و سیمان
- سیستم‌های بازیافت حرارت در نیروگاهها
- خنک‌کاری هوشمند ترانسفورماتورها
۳. کاربرد در زیرساخت‌های دیجیتال:
- خنک‌کاری موثر سرورها در دیتاسنترها
- مدیریت حرارت در ایستگاههای تبدیل برق
- کاهش مصرف انرژی سیستم‌های خنک‌کننده
نقش محوری فناوری اطلاعات و هوش مصنوعی در تولید متامواد حرارتی:
طراحی و بهینه‌سازی این مواد بدون استفاده از فناوری‌های دیجیتال ممکن نیست. در ادامه به سه مورد از تاثیر فناوری اطلاعات در طراحی، تولید و و کاربرد این مواد اشاره شده است:
۱. یادگیری ماشین در طراحی مواد:
- استفاده از شبکه‌های عصبی برای کشف ساختارهای بهینه
- شبیه‌سازی رفتار حرارتی با دقت بالا
- کاهش زمان طراحی از سالها به هفته‌ها
۲. پردازش داده‌های حرارتی:
- تحلیل الگوهای مصرف انرژی
- پیش‌بینی رفتار مواد در شرایط مختلف
- بهینه‌سازی سیستم‌های کنترل حرارت
۳. اینترنت اشیا در مدیریت انرژی:
- یکپارچه‌سازی با سیستم‌های هوشمند ساختمان
- کنترل پویای رفتار حرارتی مواد
- بهینه‌سازی مصرف در زمان واقعی
این فناوری هنوز در مراحل اولیه تجاری‌سازی قرار دارد، اما روند رشد آن بسیار امیدوارکننده است.
- هزینه تولید و زمان‌بندی تجاری‌سازی:
بر اساس مطالب استخراج شده از برخی مراجع، در حال حاضر هزینه تولید حدود ۲۰۰-۵۰۰ دلار به ازای هر مترمربع است. ولی پیش‌بینی میشود در ۵ سال آینده همراه با تولید انبوه، قیمت ۴۰-۶۰ درصد کاهش یابد.به نظر می‌رسد نمونه‌های اولیه تا ۳ سال آینده و تولید انبوه تا ۷ سال آینده توسعه یابند.
جمع‌بندی و چشم‌انداز:
متامواد حرارتی هوشمند با ترکیب فناوری نانو، هوش مصنوعی و اینترنت اشیا، می‌توانند تحولی اساسی در صنعت برق ایجاد کنند. این فناوری نه‌تنها می‌تواند به مدیریت پیک مصرف کمک کند، بلکه راهکاری بلندمدت برای بهینه‌سازی مصرف انرژی در سطح ملی ارائه می‌دهد. با توجه به سرمایه‌گذاری‌های انجام شده، به نظر می‌رسد در دهه پیش‌رو شاهد گسترش قابل توجه این فناوری خواهیم بود.
امیره نیکخواه؛ مدیرکل دفتر فناوری اطلاعات و نظارت بر امنیت فضای مجازی شرکت توانیر
