Американські науковці з Техаського університету розробили нову технологію крижаних акумуляторів, які дозволяють значно зменшити енергоспоживання будівель у літній період. Суть інновації полягає в тому, що вночі ці системи заморожують воду або інші речовини, а вдень віддають накопичений холод для кондиціювання повітря всередині приміщень.
Про це розповідає ProIT
Розробка матеріалів для підвищення ефективності
Дослідження, організоване під керівництвом доктора Патріка Шамбергера з кафедри матеріалознавства та інженерії, спрямоване на вирішення ключових проблем технології: підвищення ефективності матеріалів для зберігання та вивільнення теплової енергії, а також збільшення тривалості стабільної роботи систем. Особливу увагу приділено питанням вибору матеріалів, які б працювали у потрібному температурному діапазоні, могли бути використані багаторазово та зберігали свої властивості упродовж десятків років.
“Технологія крижаних акумуляторів існує вже деякий час. Але мене цікавлять питання, пов’язані із матеріалами: який матеріал підходить для потрібної температури? Чи можна зробити його оборотним? Чи можна зробити його довготривалим на 30 років?” — пояснює керівник дослідження.
Незважаючи на те, що більшість крижаних батарей споживає менше електроенергії вдень, для заморожування води чи інших речовин системи потребують підключення до електромережі вночі. Великі установки здатні щоночі заморожувати до 250 тонн льоду, що дозволяє накопичувати значні обсяги холоду.
Проблеми та перспективи технології
Група Шамбергера працює над розробкою гідратів солей та інших сполук, які оптимально зберігають і виділяють тепло при екологічно сприятливих температурах. Адаптація температурного діапазону цих матеріалів дозволяє підвищити енергоефективність та зробити їх придатними не лише для охолоджувальних, а й для опалювальних систем будівель.
Водночас науковці зіштовхнулися з проблемою фазового розшарування: в багатьох системах на основі гідратів солей матеріал розподіляється на різні фази, що з часом погіршує продуктивність. Завданням дослідження є пошук більш стабільних складів, які зможуть ефективно функціонувати упродовж багатьох років без втрати властивостей.
Паралельно команда ставить перед собою більш широку мету — підвищення гнучкості та стабільності енергосистеми загалом. Зі зростанням частки відновлюваних джерел енергії, таких як сонячна та вітрова, енергомережі стають більш нестабільними, і рішення для зниження споживання в години пікових навантажень набувають особливої актуальності.
“Ми не хочемо вирішувати проблеми електромережі, будуючи нові електростанції. Це дуже дороге рішення, і їм доведеться стягувати вищі тарифи загалом”, — пояснює Шамбергер.
Технологія крижаних акумуляторів дозволяє накопичувати холод у періоди низької вартості електроенергії, а використовувати — у години пікового навантаження, що дає змогу знизити витрати та допомогти стабілізувати роботу енергосистеми. За словами Патріка Шамбергера, ідеальна система повинна бути повністю сумісною з існуючими системами опалення, вентиляції та кондиціювання повітря та працювати автоматично.
Результати дослідження опубліковані у журналі The Journal of Physical Chemistry.
