Американские ученые из Техасского университета разработали новую технологию ледяных аккумуляторов, которые позволяют значительно снизить энергопотребление зданий в летний период. Суть инновации заключается в том, что ночью эти системы замораживают воду или другие вещества, а днем отдают накопленный холод для кондиционирования воздуха внутри помещений.
Об этом сообщает ProIT
Разработка материалов для повышения эффективности
Исследование, организованное под руководством доктора Патрика Шамбергера с кафедры материаловедения и инженерии, направлено на решение ключевых проблем технологии: повышение эффективности материалов для хранения и высвобождения тепловой энергии, а также увеличение продолжительности стабильной работы систем. Особое внимание уделено вопросам выбора материалов, которые бы работали в нужном температурном диапазоне, могли быть использованы многократно и сохраняли свои свойства на протяжении десятков лет.
“Технология ледяных аккумуляторов существует уже некоторое время. Но меня интересуют вопросы, связанные с материалами: какой материал подходит для нужной температуры? Можно ли сделать его обратимым? Можно ли сделать его долговечным на 30 лет?” — объясняет руководитель исследования.
Несмотря на то, что большинство ледяных батарей потребляет меньше электроэнергии днем, для замораживания воды или других веществ системы нуждаются в подключении к электросети ночью. Большие установки способны каждую ночь замораживать до 250 тонн льда, что позволяет накапливать значительные объемы холода.
Проблемы и перспективы технологии
Группа Шамбергера работает над разработкой гидратов солей и других соединений, которые оптимально хранят и выделяют тепло при экологически безопасных температурах. Адаптация температурного диапазона этих материалов позволяет повысить энергоэффективность и сделать их пригодными не только для охлаждающих, но и для отопительных систем зданий.
В то же время ученые столкнулись с проблемой фазового расслоения: во многих системах на основе гидратов солей материал распределяется на разные фазы, что со временем ухудшает производительность. Задачей исследования является поиск более стабильных составов, которые смогут эффективно функционировать на протяжении многих лет без потери свойств.
Параллельно команда ставит перед собой более широкую цель — повышение гибкости и стабильности энергосистемы в целом. С ростом доли возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая, энергосети становятся более нестабильными, и решения для снижения потребления в часы пиковых нагрузок приобретают особую актуальность.
“Мы не хотим решать проблемы электросетей, строя новые электростанции. Это очень дорогое решение, и им придется взимать более высокие тарифы в целом”, — объясняет Шамбергер.
Технология ледяных аккумуляторов позволяет накапливать холод в периоды низкой стоимости электроэнергии, а использовать — в часы пиковых нагрузок, что позволяет снизить затраты и помочь стабилизировать работу энергосистемы. По словам Патрика Шамбергера, идеальная система должна быть полностью совместима с существующими системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и работать автоматически.
Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry.
