Сохранение тепловой энергии является уязвимым звеном во многих производственных системах. К примеру, производство горячей воды с помощью солнечный панелей возможно в течение светового дня, а спрос на нее повышается ближе к вечеру или утром. Это также возможно в системах, где тепло и электроэнергия производятся одновременно, но тепло не так востребовано. В обоих случаях, системы хранения тепла позволяют выровнять перекос между производством и потреблением, и делают системы более гибкими и эффективными. Традиционно в качестве теплообменников использовались резервуары с водой. Вода стоит дешево и хорошо аккумулирует тепло. Но для эффективной работы резервуары с водой должны быть большими по объему. Кроме того, они должны иметь определенную форму — быть высокими и тонкими. Из-за этого их нельзя устанавливать там, где недостаточно места.
Исследовательская группа Университета Страны Басков (Испания) под руководством Альваро Кампоса разработала новую систему, работающую на парафине. Прототип устройства занимает на 50% меньший объем (по сравнению с водяным агрегатом) и обладает улучшенным дизайном. Компактный, призматический корпус предлагает оптимальное использование пространства. А модульное строение позволяет легко наращивать масштабы теплохранилища. Система работает за счет использования перехода между твердой и жидкой фазами материалов типа парафина. Как поясняет г-н Кампос, когда парафин нагревается, он меняет свое состояние и сохраняет температуру практически постоянной. Таким образом, достигается большая плотность хранения энергии при меньших утечках тепла в атмосферу. В действующем прототипе используется коммерческий парафин, который тает при 60° С. Это очень стабильный материал с длительным сроком службы.
Парафин инкапсулирован в алюминиевые пластины, между которыми имеются специальные каналы. Процесс тепловой загрузки и разгрузки осуществляется за счет циркуляции воды через эти каналы. Горячая вода нагревает алюминиевые пластины и заставляет парафин таять, а холодная вода при движении по каналам забирает тепло и парафин твердеет. Особенности конструкции решают одну из главных проблем парафинов — из-за низкой теплопроводности они поглощают и отдают энергию не так быстро, как вода. Но за счет множества тончайших металлических пластин устройство работает со скоростью, аналогичной скорости для емкости с водой. Г-н Кампос полагает, что одной из самых привлекательных характеристик устройства является компактность и модульность. Благодаря этому его можно разместить где угодно — даже внутри подвесного потолка. В настоящее время ученые уже работают над тем, чтобы построить полномасштабный прототип и испытать его в реальных рабочих условиях.
Источник: Инноком
Дайджест инноваций