- сможет ли эта технология хранения тепловой энергии дать новый импульс развитию «зеленой» энергетики? / Оффтопик / iXBT Live
- Cтена дома как аккумулятор тепла
- Новые материалы с фазовым переходом для бытового аккумулирования тепла, низкоуглеродного отопления и снижения топливной бедности
- Задача: создание технологии накопления тепла для отопления с низким уровнем выбросов углерода
- Новые материалы с фазовым переходом для надежного и долговременного хранения тепла
- Первые в мире коммерчески жизнеспособные батареи тепла для жилых помещений
- Возможности для студентов
- Связанные публикации
- Дополнительная информация
- Продукты Harvest Thermal — Harvest Thermal
- По-настоящему передовое домашнее отопление, охлаждение и горячее водоснабжение
- Четыре компонента системы Harvest Thermal
- Тепловой насос
- Бак для горячей воды
- Harvest Pod
- Устройство обработки воздуха
- Система Harvest Thermal хранит самую дешевую и чистую энергию
- Модуль Harvest Pod управляет системой для обеспечения максимальной производительности:
- Почему Harvest Thermal лучше…
сможет ли эта технология хранения тепловой энергии дать новый импульс развитию «зеленой» энергетики? / Оффтопик / iXBT Live
В Финляндии, на основе новой технологии хранения выработанной энергии, построен и введен в эксплуатацию большой «песочный аккумулятор». Высокотемпературный накопитель тепла построен на территории электростанции в в городе Канкаанпяа. Сможет ли внедрение новой технологии хранения энергии, в промышленных масштабах, дать новый импульс развитию «зеленой» энергетики?
Адепты «зеленой» энергетики считают главными её «достоинствами» возобновляемость источников, из которых получена энергия, и отсутствие выбросов при генерации энергии. Это, конечно, хорошо, но у «зеленой» энергетики есть и не менее весомые недостатки. Это высокая стоимость вырабатываемой энергии, сезонность плюс непредсказуемость выработки (которая зависит природных, погодных условий и т.д.) и проблема хранения излишков полученной энергии для возможности её использования в периоды спада выработки.
Как считают специалисты компании Polar Night Energy, применившие новую и дешевую технологию накопления и хранения тепла (энергии) в своей «песочной батарее», решается проблема дороговизны хранения избытков выработанной в «высокий» сезон «зеленой» (солнечной и ветряной) энергии. До настоящего времени, выработанные излишки, «хранили» в виде электроэнергии в аккумуляторных батареях. А это очень и очень дорого.
Песочный теплоаккумулятор от Polar Night Energy представляет собой большой стальной контейнер (высотой 7 метров), который заполнен ста тоннами обычного строительного песка, который дешев и может аккумулировать много тепла в небольшом объеме. Излишки выработанной солнечной и ветряной энергии пускают на нагрев песка в контейнере. Песок нагревается до 500-600 градусов Цельсия (правда процесс нагрева происходит довольно медленно) и может хранить накопленное тепло несколько месяцев. Таким образом, излишки энергии, выработанные в солнечный или ветренный сезон, могут «дешево и эффективно», с минимальными потерями, храниться в теплоаккумуляторе до холодного сезона, когда накопленная энергия может быть использована для отопления жилых домов.
Горячий песок теплоаккумулятора нагревает воздух, находящийся в специальной емкости, которая установлена внутри корпуса «песочного аккумулятора». Из емкости, горячий, нагретый песком воздух, подается в теплообменник, где происходит нагрев (кипячение) воды, которая, в свою очередь, подается в централизованную сеть теплоснабжения для отопления жилых домов. Тепловая мощность данного «песочного аккумулятора» оценивается в 100 кВт, а его энергоемкость в 8 МВт*ч.
Сама по себе данная технология не нова (в смысле теории), а вот «воплощение» технологии в реально работающий теплоаккумулятор такого масштаба происходит впервые. Если «песчаный аккумулятор» докажет свою эффективность в энергосбережении и способности сглаживания неравномерности потребления тепла в зависимости от сезона, то такой альтернативный способ отопления домов может быть применен в бОльших масштабах, чем сейчас (в данное время, с помощью введенного в эксплуатацию теплоаккумулятора, планируется отапливать в зимний сезон небольшой поселок, располагающийся в непосредственной близости от электростанции Канкаанпяа). Если довести емкость подобных энергохранилищ до 20 ГВт*ч, это позволит уже централизованно отапливать все жилые дома в масштабах города.
Вполне возможно, что массовое использование таких теплоаккумуляторов (позволяющих преобразовывать излишки «зеленой» электроэнергии в тепло и обеспечивающих хранение этого тепла), если и не станет прорывом в «зеленой» энергетике, то, уж точно даст новый импульс для ее дальнейшего развития. Так как выработка ветрогенераторов и солнечных батарей крайне нестабильна и зависит от многих факторов (времени года, погодных условий, цикла день-ночь и т.д.) то бывают периоды, когда вся выработанная электроэнергия уходит в сеть потребителям, а есть периоды, в которые генерация превышает потребление. Именно в период избыточной генерации, теплоаккумуляторы и должны «резервировать» избытки (пусть и в виде тепловой энергии) и хранить её до тех пор, пока она будет востребована. А так как «стоимость хранения» энергии теплоаккумуляторами несоизмеримо меньше по сравнению с «хранением» избыточной «зеленой» электроэнергии с помощью аккумуляторных батарей (за счет затрат на сооружение теплоаккумулятора и практически вечного срока службы его наполнителя), то с помощью данной технологии очень «дешево и сердито» решается вопрос аккумулирования, хранения и использования в нужный момент избыточной генерации в «зеленой» энергетике.
Новости
Публикации
Содержание Введение Кто уже в игре? Нигерия и её цифровая eNaira Почему Нигерия? Как проходит эксперимент? Результаты и перспективы нигерийского эксперимента Резюме…
SUNWIND SD-731 — недорогой автогаджет, который выполняет сразу несколько функций: видеорегистратор, сигнатурный радар-детектор и GPS-информер. Зачастую, последнего достаточно для нормального…
Всех приветствую! В последние несколько лет многие производители все активней продвигаются свои зарядные устройства с заветными тремя буквами. Что же вообще такое GaN? GaN — Нитрид галлия,…
Многим нравятся лёгкий налобные фонарики со встроенным аккумулятором. Именно для этой аудитории есть Nitecore NU — линейка компактных и лёгких пластиковых налобных фонариков. Nitecore NU25 2022,…
В последнее время, Катар развивается с головокружительной скоростью и удивляет своей причудливой архитектурой. И уже сейчас может похвастаться проектом довольно интересным плавучим отелем Qatar’s.
Введение Практически каждый из нас сталкивался с тем, что любимая обувь начинает промокать. И дело не в том, что обувь плохая или некачественная, просто она может быть не рассчитана на…
Cтена дома как аккумулятор тепла
Принцип сбережения
Мрачная перспектива регулярно выкладывать круглую сумму только за тепло (не считая прочих расходов на содержание) побуждает частных застройщиков активно искать энергосберегающие решения.
Представим ситуацию, когда внутри дома плюсовая температура, а снаружи минусовая. Очевидно, что раз внешняя стена разделяет две среды с разными температурами и если одна часть стены имеет температуру, например -20°С, а вторая, напротив, +20°С, то где-то внутри должен быть и ноль. Для простоты условимся, что ровно посередине. Значит примерно половина стены имеет температуру выше нуля. Вполне логично, что между этой тёплой половиной стены и воздухом в доме может происходить процесс теплопередачи.
Например, если, открыв окно, мы удалим весь тёплый воздух из комнаты, то после закрытия форточки более тёплая стена начнёт отдавать накопленное тепло внутрь дома. Притом, тепла будет отдано тем больше, чем больше сохранённая ей энергия. То есть соответственно чем толще, плотнее и тяжелее сама стена.
Этот пример показывает преимущество кирпичных или блочных домов перед каркасными. Последние очень быстро прогреваются, но и столь же быстро остывают при открытом окне — тепло-то стенами не накоплено.
Всё выше сказанное иллюстрирует и тот факт, что внешняя теплоизоляция смещает «ноль» градусов по направлению к внешнему краю стены, увеличивая массу «тёплой» её части, а внутренняя теплоизоляция напротив, мешает ей нагреваться и аккумулировать тепло.
Конечно, говорить об аккумулировании тепла внешними стенами можно с известной долей условности. Дело в том, что внешняя стена непрерывно отдаёт тепло вовне, а значит, что ничего по сути не аккумулирует, только тратит. И если поступление тепла прекратить, внешняя стена постепенно уровняет свою температуру с температурой окружающей среды. Выходит, что именно каркасная стена, по сути, представляющая собой «термос» с минимальными теплопотерями, как раз более эффективна. Ведь она сохраняет, а не отдаёт.
В действительности аккумулируют тепло лишь внутренние стены и находящиеся в помещении массивные объекты, которые способны накапливать тепло. Это может быть внутренняя стена, которая накапливает тепло значительно эффективнее, чем внешняя, ведь она имеет комнатную температуру по всей толщине. Это может быть монолитная колонна, или нечто не менее тяжелое.
Самым мощным аккумулятором тепла раньше служила установленная в центре дома кирпичная печь. Её можно было топить часами, зато и накопит она столько, что потом долго будет тепло. Так что есть смысл не экономить на перегородках и сделать их не из гипсокартона, а монолитными.
Сам себя обогреет
Изначально идея заключается в том, что его энергосберегающие свойства исключают наличие отопительных систем в нашем традиционном понимании.
Концепция пассивного, или «нулевого» дома для нашей страны достаточно нова, но, безусловно, перспективна. За счёт использования ультрасовременных теплоизоляционных материалов и решений в конструкциях стен и кровли, установки энергоэффективного инженерного оборудования в таком доме значительно снижены тепловые потери. В десятки раз по сравнению с обычными зданиями. В конструкции используются элементы «солнечной архитектуры»: максимальное остекление с южной стороны и минимальное с северной.
В идеале дом совсем ничего не излучает в окружающую среду — становится «нулевым» по теплопотерям. Что позволяет обходиться тем малым теплом, что вырабатывают человеческие тела, работающее электрооборудование, приносит в дом энергия солнца.
Для внутренних нужд используются солнечные батареи и солнечные коллекторы, которые позволяют получать и накапливать электрическую и тепловую энергию. Система отопления предусматривается только для использования в условиях экстремально холодной погоды.
Неумолимые цифры говорят, что энергозатраты среднестатистического частного дома в России составляют порядка 250-350 кВт*ч на м2 в год. Для сравнения, пассивный дом в Германии тратит не более 15 кВт*ч на м2 в год. Колоссальная экономия энергоресурсов получается. Однако если привезти сертифицированный пассивный дом из Германии к нам, он перестанет быть таковым. Ведь у нас среднемесячная температура зимой ниже более чем на десять градусов. И это не считая возможных морозов, которые теплолюбивым немцам даже и не снились. Так что и потери тепла на порядок выше.
И если пассивному дому, построенному в Западной Европе, достаточно иметь 40 см слой эффективного утеплителя, то чтобы добиться сравнимого показателя у нас, придётся возводить стены со слоем теплоизоляции метровой толщины. Что экономически не оправдано. Вот и идёт поиск некоей золотой середины между «нулевыми» стандартами и нашими реалиями.
Для начала можно попросту перенять хорошо себя зарекомендовавшие энергосберегающие решения. Ведь доля стен в сумме тепловых потерь дома составляет около 30-40%. А значит, их тщательное утепление может и не оказать желаемого эффекта.
Немалая доля тепла уходит через окна. Поэтому в концепции пассивного дома так много внимания уделяется оконным конструкциям. Оконные стекла проходят специальную обработку. Они особенным образом закаляются, чтобы избежать возможного «теплового шока» и покрываются диоксидной энергосберегающей и солнцеотражающей пленкой. Применение интеллектуальных систем отопления позволяет в зависимости от температуры наружного воздуха и потребности дома в тепле плавно подстраивать мощность котла. Очень перспективным вариантом решения проблемы теплоснабжения может стать использование тепловых насосов.
Другая «больная» точка в энергосбережении любого дома – это вентиляция. По санитарным нормам, воздух в жилых помещениях должен полностью обновляться каждые два часа. Но вместе с отработанным воздухом здание теряет и большую долю тепла. Предотвратить это расточительство помогает рекуператор, одна из основ концепции пассивного дома.
При использовании рекуператора открывать окно для проветривания дома не нужно. Установка выводит комнатный воздух на улицу, передавая его тепло через эффективный теплообменник свежему воздуху. Благодаря этому тепловые потери через систему вентиляции снижаются вдвое.
Сегодня все технологии и материалы, с помощью которых можно воплотить в жизнь концепцию энергосберегающего дома, не являются диковинкой. Конечно, пока стоимость возведения пассивного дома у нас примерно на четверть выше средних для традиционного здания расценок. Однако благодаря создаваемой экономии эти затраты окупаются лет за десять. А по мере удорожания энергоресурсов, срок окупаемости подобных решений будет снижаться.
Новые материалы с фазовым переходом для бытового аккумулирования тепла, низкоуглеродного отопления и снижения топливной бедности
Исследования профессора Колина Пулхэма и его группы позволили решить давние проблемы стабильности, связанные с материалами с фазовым переходом на основе гидратов солей, что позволило коммерциализировать первые в мире жилые тепловые батареи.
Задача: создание технологии накопления тепла для отопления с низким уровнем выбросов углерода
Учитывая, что в мире потребляется более чем в два раза больше тепла и энергии для охлаждения, чем электроэнергии, важную роль играют технологии, повышающие эффективность и позволяющие лучше использовать возобновляемые источники энергии в этом важнейшем секторе. играть в борьбе с глобальным потеплением. Понимая, что ключом к этому является хранение тепловой энергии, компания Sunamp Ltd приступила к разработке технологии тепловых батарей, которая могла бы накапливать энергию из любого источника в виде тепла и выделять ее по требованию для обогрева помещений и горячего водоснабжения. Их технология предлагала инновационное использование материалов с фазовым переходом (PCM), которые накапливают и выделяют тепло при изменении фазы. Однако компания быстро обнаружила, что имеющиеся модули PCM выходят из строя уже после нескольких циклов нагрева и охлаждения.
Новые материалы с фазовым переходом для надежного и долговременного хранения тепла
В поисках результатов исследований для решения этой проблемы компания Sunamp была представлена через Interface профессору Колину Пулэму, который обладает многолетним опытом в области науки о кристаллизации1,2. Исследования Пулхэма и его группы, в том числе использование источника алмазного света для изучения эволюции ПКМ во время температурных циклов, позволили разработать новые составы ПКМ, которые сохраняют свою высокую плотность энергии и стабильность в течение более чем 40 000 циклов.
Первые в мире коммерчески жизнеспособные батареи тепла для жилых помещений
Благодаря этим новым рецептурам Sunamp выпустила на рынок первые в мире коммерчески жизнеспособные системы накопления тепловой энергии для жилых помещений. Их линейка тепловых батарей UniQ повышает эффективность и максимально использует местную возобновляемую энергию и электроэнергию в непиковые периоды, тем самым сокращая использование ископаемых источников энергии и, следовательно, выбросы углерода. Просто за счет снижения потерь тепла по сравнению с традиционными водонагревателями Тепловые батареи Sunamp , установленные на данный момент, позволили сократить выбросы CO 2 на 4,6 килотонны. Тепловые батареи также экономят деньги домохозяйств: доказанная экономия до 75% на счетах за коммунальные услуги.
Инсталляции в социальном жилье в центральной части Шотландии подтвердили финансовую экономию и повышение комфорта для жителей, а также продемонстрировали влияние, которое тепловые батареи могут оказать на решение проблемы нехватки топлива. Свидетельства жителей подтверждают улучшение качества их жизни: «Это экономит много денег, скажем так. Вы получаете горячую воду бесплатно. До этого этот дом был очень холодным, холодным домом… прекрасная разница».
Вверху: счастливый житель с тепловым аккумулятором Sunamp, заряжаемым от солнечной фотоэлектрической батареи.
Sunamp быстро растет по мере увеличения продаж тепловых батарей в Великобритании и за ее пределами, а их технология, поддерживаемая новыми рецептурами PCM, разработанными группой Pulham, быстро распространяется на новые области применения, чтобы обеспечить снижение выбросов и экологические преимущества – в автомобильном, коммерческом и промышленном секторах, а также для бытового охлаждения.
Возможности для студентов
Постоянное тесное сотрудничество между группой Pulham и Sunamp предоставляет интересные возможности для студентов химических факультетов как на уровне бакалавриата, так и последипломного образования. Благодаря практическому опыту студенты узнают о технологиях накопления тепла и о том, как их открытия в лаборатории могут быть коммерциализированы, чтобы способствовать успеху компании. Недавние проекты включали оценку и оптимизацию новых РСМ как для обогрева, так и для охлаждения, а также разработку высокотемпературных твердотельных РСМ для управления температурным режимом транспортных средств с целью повышения экономии топлива и сокращения выбросов.
Связанные публикации
- I.D.H. Освальд, А. Гамильтон, К. Холл, У. Г. Маршалл, Т.Дж. Прайор и К.Р. Пулхэм, «На месте характеристика неуловимых гидратов соли — кристаллические структуры гептагидрата и октагидрата сульфата натрия», J. Am. хим. Соц., 2008 , 130 , 17795-17800. DOI: 10.1021/ja805429m.
- И.Д.Х. Освальд, И. Шатенье, С. Элфик, Ф.П.А. Фаббиани, А.Р. Ленни, Дж. Маддалуно, В. Г. Маршалл, Т.Дж. Prior, C.R. Pulham и R.I. Smith, «Оказывая давление на неуловимые полиморфы и сольваты», CrystEngComm, 2009 , 11 , 359-366. DOI: 10.1039/B814471K.
- DE Оливер, А.Дж. Бисселл, X. Лю, К.С. Танг и К.Р. Пулхэм, «Исследования кристаллизации тригидрата ацетата натрия – подавление неконгруэнтного плавления и переохлаждения для получения надежного высокоэффективного материала с фазовым переходом», CrystEngComm , 2021 , 23 , 700-706 . DOI: 10.1039/D0CE01454K.
Дополнительная информация
- Веб-сайт Sunamp
Продукты Harvest Thermal — Harvest Thermal
По-настоящему передовое домашнее отопление, охлаждение и горячее водоснабжение
На отопление и горячее водоснабжение приходится две трети энергопотребления вашего дома. Поскольку они обычно работают на газе, они также являются крупнейшим источником выбросов углерода в вашем доме.
Отмеченная наградами система Harvest сочетает в себе интеллектуальный контроллер и полностью электрические компоненты для обогрева дома и воды. Это позволяет использовать самую дешевую и чистую энергию, обеспечивая лучшие в отрасли результаты.
Сокращает выбросы углерода от отопления и горячего водоснабжения на 90% по сравнению с газом и использует хладагент с самым низким потенциалом глобального потепления для минимального воздействия на климат (GWP 1).
Экономия до 45% на счетах по сравнению с обычной газовой печью и водонагревателем за счет использования теплового насоса при самых низких тарифах на электроэнергию и благодаря превосходной эффективности системы.
Превращает обычный резервуар для воды в тепловую батарею, обеспечивая отопление и горячую воду, когда вам это нужно, используя самую чистую и дешевую электроэнергию.
Тепловой насос передает в 5,5 раз больше тепла, чем потребляет в виде электричества, и работает бесшумно при уровне шума всего 37 дБ — его едва можно обнаружить, если только вы не находитесь рядом с ним.
Наша система «установил и забыл» с регулируемой подачей тепла в соответствии с потребностями вашего дома. Подавая отфильтрованный воздух через экологически чистые змеевики с водяным подогревом и распределяя тепло по системе воздуховодов, он поддерживает комфортную и стабильно стабильную температуру. Наши клиенты оценивают нас на 5 звезд за комфорт и производительность.
Либо добавьте ночное охлаждение, которое подает отфильтрованный прохладный наружный воздух в дом, либо высокоэффективный тепловой насос для кондиционирования воздуха.
Harvest Pod рассчитан на долгий срок службы и поставляется с 10-летней гарантией на запчасти и 1-летней гарантией на работу для вашего спокойствия.
Четыре компонента системы Harvest Thermal
Резервуар для воды и воздухораспределитель заменяют ваше текущее оборудование в подвале, гараже, чулане или на чердаке. Капсула размером с большую обувную коробку помещается рядом с баком; тепловой насос можно разместить в боковом дворе, так как он имеет глубину всего 15 дюймов и работает бесшумно.
Тепловой насос
Один тепловой насос как для отопления, так и для горячей воды потребляет часть энергии, потребляемой газовыми системами. Он работает бесшумно и имеет самый низкий ПГП (потенциал глобального потепления) на рынке.
Бак для горячей воды
Бак для воды работает как термическая батарея, сохраняя тепло вместо электричества. Pod точно управляет тепловой батареей, гарантируя, что у вас будет тепло и горячая вода, когда вам это нужно.
Harvest Pod
Система управления потоком и интеллектуальные функции модуля гарантируют, что вы получаете отопление, охлаждение и горячую воду, необходимые вашему дому, когда вам это нужно, обеспечивая при этом оптимальную эффективность.
Устройство обработки воздуха
Вода проходит через высокоэффективное устройство обработки воздуха (похожее на вентилятор печи), где она фильтрует и нагревает воздух в помещении, обеспечивая тихий и стабильный поток через существующие воздуховоды.
Система Harvest Thermal хранит самую дешевую и чистую энергию
Запатентованное хранилище тепловой энергии Harvest Thermal позволяет системе смещать потребление электроэнергии в те периоды, когда она дешевая, чистая и в изобилии, избегая использования энергии в самые грязные и дорогие периоды.
Модуль Harvest Pod управляет системой для обеспечения максимальной производительности:
Оптимизирует время
Модуль определяет, когда включать тепловой насос, учитывая коэффициенты времени использования и доступность возобновляемой энергии, используя самую дешевую и чистую электроэнергию. доступный.
Обеспечивает горячую воду
Обеспечивает наличие достаточного количества горячей воды для душа, стирки или мытья посуды в любое время и в любом месте.
Максимальный комфорт
Алгоритмы Pod учитывают прогнозы погоды, схемы использования отопления и горячей воды и ваши предпочтения для обеспечения оптимальной эффективности, температуры и комфорта.
Снижает счета за коммунальные услуги
Инновационный дизайн, эффективная технология теплопередачи, уникальное накопление энергии и синхронизация теплового насоса позволяют сократить ежемесячные счета за коммунальные услуги до 45%.
Почему Harvest Thermal лучше…
По сравнению с традиционными газовыми системами
Повышает комфорт, устраняет возгорание газа, улучшает качество воздуха и снижает пожароопасность.
Система сбора урожая работает, когда электричество дешевле всего, а дневные температуры самые высокие, что делает систему эффективной и экономичной. Наши клиенты отмечают снижение затрат на отопление и горячую воду до 45%.
Сокращает выбросы углерода на 90% за счет использования возобновляемых источников энергии в сети.
По сравнению с другими системами тепловых насосов
Обычные тепловые насосы запускаются мгновенно при подаче тепла. Используя аккумулирование тепла, Harvest Thermal управляет тепловым насосом, когда электричество является самым чистым и дешевым, обеспечивая при этом тепло и горячую воду, когда это необходимо.
Перенос работы теплового насоса на середину дня, когда наиболее тепло, также повышает эффективность теплового насоса по сравнению с обычными тепловыми насосами, которые работают утром и вечером, когда прохладнее. Это помогает достичь самых низких эксплуатационных расходов на рынке.
В нашей системе используется тепловой насос с хладагентом CO2 вместо вредных для климата ГФУ (гидрофторуглеродов), которые являются наилучшим хладагентом для окружающей среды.
Оптимизированная производительность на системном уровне обеспечивает сверхвысокую эффективность, низкий уровень выбросов и низкие затраты.
- Модель
Harvest Thermal снижает выбросы углекислого газа на 90 %, что на 50 % больше, чем у других тепловых насосов, а также снижает затраты на отопление и горячее водоснабжение до 45 %. Это единственная система отопления и горячего водоснабжения на рынке, обеспечивающая такой уровень производительности.
Harvest Thermal предлагает функции премиум-класса
Опциональная функция ночного охлаждения использует высокоэффективный вентилятор для всасывания и фильтрации прохладного ночного воздуха, обеспечивая комфорт через систему воздуховодов вашего дома.