Опалення житла сонячною енергією: швейцарські науковці створили потужний акумулятор сонячної 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 зараз лише газові котли та електричні нагрівачі можуть 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”. Звичайно, мова про сонячну енергію. Новий акумулятор може накопичувати енергію літом, та використовувати її аж зимою.

Система акумулювання теплової енергії була розроблена фахівцями швейцарського інституту EMPA (Eidgenossische Materialprufungsund Forschungs Anstalt). Акумулятором та носієм теплової енергії виступає концентрований розчин гідроксиду натрію (NaOH), крім цього в системі використовується ряд стандартних вузлів і компонентів, що дозволяють накопичувати, перетворювати, зберігати та вивільняти теплову енергію із максимальною ефективністю.

В основі роботи системи лежить ефект, що полягає в тому, коли в сухий гідроокис натрію потрапляє волога, відбувається екзотермічна реакція, вкладена в гідроксид хімічна енергія виділяється у вигляді тепла. Оскільки гідроокис натрію є надзвичайно гігроскопічним матеріалом, досить велика кількість тепла виділяється навіть вже при поглинанні нею водяної пари, що міститься в повітрі. 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 великої концентрації, тобто накопичує 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, розробленій швейцарцями, носієм енергії є 50-відсотковий розчин NaOH, в’язка рідина, що 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, науковцям вдалося з’ясувати, що зниження концентрації розчину з 50 до 30 відсотків нагріває обсяг цього розчину до температури з 50 градусів Цельсія, до температури, ідеальної для опалення приміщень.

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. Отримана в системі гаряча вода подається в стандартну систему опалення приміщення, проходячи по системі труб. Коли ця вода віддає тепло і її температура знижується на 10 градусів, вона повертається в теплообмінник для наступного циклу нагрівання.

Зараз співробітники інституту EMPA вже створили експериментальний зразок установки акумулювання теплової енергії, що працює на описаних вище принципах, і зараз вони шукають партнерів із 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.