Розроблено технологію, що дозволяє запасатися теплом влітку і витрачати його взимку в міру необхідності

акумулювання теплової енергії

Прагнення уникнути використання викопних видів палива при опаленні житлових і виробничих приміщень є частиною глобального плану по забезпеченню більш екологічно чистого майбутнього людства.

Але, в даний час тільки своєчасний поворот регулятора термостата на газовому котлі або електричному нагрівачі може забезпечити практично миттєву реакцію на зміну температури навколишнього середовища. Однак група дослідників з Швейцарії розробила технологію, що дозволяє використовувати екологічно чисту теплову енергію для опалення, а застосування цієї технології дозволить акумулювати тепло протягом літа і використовувати його взимку в міру необхідності, збільшуючи або зменшуючи тепловіддачу системи простим “клацанням вимикача”. Крім цього, агент, який зберігає в собі енергію, може бути без праці переміщений туди, де в даний момент часу є необхідність в джерелі теплової енергії.

Система акумулювання теплової енергії була розроблена фахівцями швейцарського інституту EMPA (Eidgenossische Materialprufungs-und ForschungsAnstalt). Агентом, виступаючим в ролі акумулятора і носія теплової енергії, виступає концентрований розчин гідроксиду натрію (NaOH), крім цього в системі використаний ряд стандартних вузлів і компонентів, що дозволяють їй збирати, перетворювати, зберігати і вивільняти теплову енергію з максимальною ефективністю.

В основі роботи системи лежить ефект, що полягає в тому, що коли в суху гідроокис натрію потрапляє волога, відбувається екзотермічна реакція і укладена в гідроксиду хімічна енергія виділяється у вигляді тепла. Оскільки гідроокис натрію є надзвичайно гігроскопічним матеріалом, досить велика кількість тепла виділяється навіть вже при поглинання нею містяться в повітрі водяної пари, а ще більшу кількість тепла може бути отримано шляхом додавання води до концентрованого розчину гідроксиду.

Якщо розчин гідроксиду натрію піддається впливу високої температури, наприклад, від сонячних променів, то вода з розчину досить добре випаровується, розчин набуває велику концентрацію, тобтонакопичує теплову енергію у вигляді хімічної енергії. Розчин з високою концентрацією, поміщений в спеціальні ємності, може зберігатися як завгодно довго, протягом декількох місяців або навіть років. І ємності з цим розчином досить просто перевезти туди, де виникла потреба в додатковій енергії.

В системі, розробленої швейцарцями, носієм енергії є 50-відсотковий розчин NaOH, в’язка рідина, здатна повільно пересуватися по трубах спіральних теплообмінників. Ці теплообмінники влаштовані так, що розчин гідроксиду натрію контактує з водяною парою, поглинаючи його і розігріваючи до більш високої температури. В ході експериментів вдалося вченим з’ясувати, що зниження концентрації розчину з 50 до 30 відсотків нагріває обсяг цього розчину до температури в 50 градусів Цельсія, до температури, що лежить в ідеальному для опалення діапазоні.

Зворотний процес, що полягає в випаровуванні води і збільшення концентрації розчину гідроксиду натрію до 50 відсотків, так само проводиться в трубах іншого теплообмінника. Однак цей теплообмінник повинен нагріватися до високої температури і для цього можна використовувати колектор сонячних променів, наприклад. Отримана в системі гаряча вода подається в стандартну систему опалення приміщення, проходячи по радіаторів системи і по трубах, прокладених в товщі статі. Коли ця вода віддає тепло і її температура знижується на 10 градусів, вона повертається в теплообмінник для наступного циклу нагрівання.

В даний час співробітники інституту EMPA вже створили дослідний зразок установки акумулювання теплової енергії, що працює на описаних вище принципах, і зараз вони шукають партнерів з промислового сектора, які разом з ними візьмуться за створення компактного варіанту системи, придатного для використання навіть в житлових приміщеннях. І на завершення слід зазначити, що пристрій акумулювання енергії EMPA є однією з трьох подібних систем, розроблених в рамках проекту COMTES, кінцевою метою якого є розробка простого, недорогого та ефективного пристрою акумулювання сонячної енергії.