Тепловой аккумулятор для энергетического перехода

В Германии 55 % конечного потребления энергии идет на отопление и охлаждение. Однако большое количество тепла рассеивается неиспользованным, поскольку оно не вырабатывается по мере необходимости.

Аккумуляция тепла с помощью цеолитового материала позволяет сохранять тепло в течение длительных периодов времени без потерь. Сейчас исследователи лаборатории Фраунгофера работают над тем, чтобы значительно улучшить теплопроводность цеолитов.

Аккумулятор тепла из цеолитов

Сегодня на многих крышах домов установлены солнечные коллекторы, которые обеспечивают дома теплой водой. Это хорошо работает летом, однако зимой, когда домам требуется отопление, спрос на тепло достигает пика. Поэтому теплоаккумуляторы должны быть способны хранить часть избыточного тепла для последующего использования. Традиционно для этой цели используются большие резервуары для воды; вода нагревается в этих резервуарах, а затем энергия непосредственно хранится в виде тепла. Проблемой этого метода является то, что требуются большие объемы, и, несмотря на хорошую изоляцию, тепло также теряется. В отличие от этого, термохимическое хранение позволяет сохранить тепловую энергию, произведенную летом, для использования холодной зимой.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Цеолиты - одно из таких решений для хранения. В отличие от воды, цеолиты не хранят тепло напрямую - вместо этого тепло удаляет воду, которая хранится в материале. Поэтому в энергетическом состоянии цеолиты абсолютно сухие; и наоборот, когда водяной пар проходит через гранулы, выделяется тепло. Преимуществом этого является то, что энергия сохраняется не в виде повышенного тепла, а в химическом состоянии. Это означает, что тепло не теряется при длительном хранении. Есть один недостаток: Цеолиты обладают плохой теплопроводностью, что затрудняет передачу тепла от теплообменника к материалу и обратно.

Группа исследователей из Института органической электроники, электронно-лучевой и плазменной технологии Фраунгофера FEP решила эту проблему в рамках проекта ZeoMet. "Мы покрыли цеолитовые гранулы алюминием - это удвоило теплопроводность уже после первой попытки без негативного влияния на адсорбцию и десорбцию воды. В настоящее время мы намерены увеличить этот показатель в пять-десять раз путем корректировки покрытий", - говорит доктор Хайдрун Клостерманн, руководитель проекта в лаборатории Fraunhofer FEP. Хотя это звучит относительно просто, на самом деле это сопряжено со значительными трудностями. Это означает, что для литра гранул с размером зерна пять миллиметров в диаметре необходимо равномерно покрыть алюминием около десяти тысяч этих крошечных гранул. При размере зерна в один миллиметр это составляет один миллион гранул с общей площадью поверхности 3,6 м2. Чем меньше зерно, тем сложнее процесс. Однако меньший размер зерен также увеличивает удельную мощность теплоаккумулирующих систем. Для достижения достаточной теплопроводности покрытие также должно иметь толщину в десятки микрометров - для вакуумных процессов нанесения покрытий это намного больше нормы.

Тем не менее, исследователи справились с этими проблемами. Для этого они обратились к термическому испарению, при котором алюминиевая проволока непрерывно подается на нагретую керамическую пластину в вакууме, где алюминий испаряется и осаждается на гранулах в виде слоя алюминия. Гранулы должны постоянно циркулировать в бочке, чтобы все они были покрыты равномерно. "Основная сложность заключалась в нанесении покрытия на гранулы во время их вращения, а также в обеспечении равномерного нанесения покрытия в достаточной степени", - говорит Клостерманн. "Отличное сотрудничество наших инженеров, физиков и специалистов по точной механике стало главным подспорьем в достижении этой цели".

Цеолиты не только являются хорошим методом хранения тепла: Они также могут помочь обеспечить охлаждение для бытового использования наряду с солнечными коллекторами, а также для мобильного применения. Например, в коммерческих автомобилях тепло, теряемое от силовой установки, может использоваться для кондиционирования воздуха в рамках термохимического цикла. С точки зрения исследователей Fraunhofer FEP, гибридные материалы, используемые для этого, представляют собой новые проблемы. В результате ученые стремятся укрепить свои связи с разработчиками материалов и системными инженерами из научно-исследовательских и промышленных организаций в надежде на продвижение решений для обеспечения гибкости систем отопления и охлаждения. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet