4 жовтня 2018
Спецпроекти

Енергетична система без викидів. Зберігає тепло від літнього сонячного проміння взимку

Група дослідників з Технологічного університету Чалмерса, Швеція, зробила великі, швидкі кроки в напрямку розвитку спеціально розробленої молекули, яка може зберігати сонячну енергію для подальшого використання. Ці досягнення були представлені в чотирьох наукових статтях цього року, а останні з них були опубліковані в найвищому рейтингу журналу "Енергія та екологія"

Близько року тому дослідницька група представила молекулу, здатну зберігати сонячну енергію. Молекула, виготовлена ​​з вуглецю, водню та азоту, володіє унікальною властивістю, при попаданні сонячного світла вона перетворюється в багатий на енергію ізомер - молекулу, яка складається з тих самих атомів, але зв'язаних разом по-іншому.

Цей ізомер може бути збережений для подальшого використання, коли ця енергія пізніше потрібна - наприклад, вночі або взимку. Він знаходиться у рідкій формі та адаптований для використання в сонячній енергетичній системі, яку дослідники називають MOST (Молекулярне сонячне теплове енергозбереження). 

"Енергія цього ізомеру тепер може зберігатися до 18 років. І коли ми прийдемо, щоб видобути енергію і використовувати її, ми отримуємо більше тепла, ніж ми наважилися сподіватися", - каже лідер дослідницької групи Каспер Мот-Поулсен, у хімічній лабораторії наноматеріалів в Чалмерсі. 

Дослідницька група розробила каталізатор для контролю випуску накопиченої енергії. Каталізатор діє як фільтр, через який протікає рідина, створюючи реакцію, яка розігріває рідину на 63 градуси Цельсія. Якщо рідина має температуру 20 °С, то коли вона прокачується через фільтр, вона виходить з іншої сторони при 83 °С. У той же час, він повертає молекулу в первісну форму, щоб її потім можна було повторно використовувати в системі опалення. 

У той же період дослідники також навчилися вдосконалювати конструкцію молекули, щоб збільшити свої можливості зберігання енергії, щоб ізомер міг зберігати енергію до 18 років. Це було вирішальним поліпшенням, оскільки в центрі уваги проекту в першу чергу зберігається хімічна енергія. 

Крім того, система раніше була залежна від рідини, яка частково складається з легкозаймистого хімічного толуолу. Але зараз дослідники знайшли спосіб вилучення потенційно небезпечного толуолу і замість цього використовують лише молекулу, що зберігає енергію. 

Взагалі, досягнення означають, що енергетична система MOST тепер працює по замкнутому циклу. По-перше, рідина захоплює енергію від сонячного світла, у сонячному теплері, на даху будівлі. Тоді вона зберігається при кімнатній температурі, що призводить до мінімальних втрат енергії. Коли потрібна енергія, її можна отримати через каталізатор так, щоб рідина нагрівалася. Передбачається, що це тепло можна використати, наприклад, в системах внутрішнього опалення, після чого рідина може бути відправлена ​​назад до даху, щоб зібрати більше енергії - все це повністю вільне від викидів і без пошкодження молекули. 

"Ми нещодавно зробили багато важливих досягнень, і сьогодні ми маємо енергетичну систему без викидів, яка працює протягом усього року", каже Каспер Мот-Поульсен

Сонячний тепловий колектор - це увігнутий рефлектор з трубою в центрі. Він відстежує шлях сонця по небу і працює так само, як і супутникова тарілка, зосереджуючи сонячні промені на тому місці, де рідина проходить через трубу. Можна навіть додати додаткову трубу із водою, щоб об'єднати систему із звичайним водяним опаленням. 

"Тут ще багато чого зробити. Ми просто отримали систему на роботу. Тепер ми повинні гарантувати, що все оптимально розроблено ", каже Каспер Мот-Поульсен. 

Група задовольняється можливостями зберігання, але більше енергії можна видобути, вважає Каспер. Він сподівається, що дослідницька група незабаром досягне підвищення температури щонайменше на 110 ° С, і вважає, що технологія може бути комерційно використана протягом 10 років.