Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
9 декабря 2016, пятница, 12:42
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

ТЕАТР

РЕГИОНЫ

17 августа 2012, 14:49

Хранитель тепла

Источник:extremetech.com
Источник:extremetech.com

Прыжок в будущее

Немецкие ученые придумали, как сохранять тепло с помощью цеолитовых гранул. Этот природный материал способен изменить структуру современной энергетики.

Электростанции производят не только электричество: они также выделяют тепло. Коэффициент полезного действия физически не может быть стопроцентным, а у современных электростанций он равен 30-40%. Значительная часть энергии уходит в виде тепла — в атмосферу или сточные воды. Особенно это касается биогазовых электростанций. Немецкие учёные из Фраунгоферского института межфазных процессов и биотехнологий (Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB Stuttgart) придумали как использовать это тепло во благо: они изобрели систему хранения тепла, практически без потерь, на протяжении неопределенно длительного времени.
Ядро новой системы — цеолитовые гранулы. Цеолит сам по себе не новость: термин был придуман шведским минералогом Акселем Фредериком Кронстедом ещё в 1756 году, и в переводе с греческого означает «кипящий камень». Исследуя минерал десмин, Кронстед заметил, что при нагревании он выпускает большое количество пара, образованного из ранее накопленной в минерале воды. В природе существует несколько представителей группы цеолитов, основная страна происхождения — Китай, в котором ежегодно добывается 2 из 3 миллионов тонн цеолита. Существуют также способы промышленного производства искусственных цеолитов. В основном они используются в качестве адсорбентов в водоочистительных сооружениях, в качестве ионообменного компонента для смягчения воды, а также в химии и нефтяной промышленности.

Уникальное свойство цеолита состоит в том, что при контакте с водяным паром происходит физико-химическая реакция, в результате которой связывается пар и выделяется тепло. Наоборот, при поглощении тепла цеолит выделяет накопленную воду и сохраняет энергию, но не нагревается сам — он сохраняет не тепло, а потенциал выделить энергию при последующем поглощении воды — учёные назвали систему «сорбционное хранение тепла».

Так как сам цеолит не нагревается, то это способ хранения тепла практически без потерь, причём на неограниченное количество времени, при условии отсутствия контакта с водой.

В отличие от природно встречающихся цеолитов, в новой разработке используются небольшие гранулы с очень большой пористостью, поэтом у них огромная площадь поверхности — один грам цеолитовых гранул обладает поверхностью в 1000 квадратных метров. Благодаря этому цеолит может хранить в 4 раза больше тепла, чем вода того же объема.

Физико-химические свойства цеолита были известны давно, но до сих пор никто не мог решить задачу, как их использовать для практичного промышленного использования для хранения энергии. Мике Бликер, руководитель проекта, говорит:«Сперва мы разработали инженерную составляющую самого процесса, а потом пришлось искать, как физически воплотить идею — то есть как сконструировать само устройство хранения тепла, как расположить радиаторы, насосы, вентили. Мы начали с принципа, и доказали, что это технически возможно». Сначала учёные построили 1.5-литровый реактор, а затем и 15-литровый.

Партнёры Фраунгоферского института, научно-исследовательская компания ZeoSys GmbH в это время занимались исследованием материалов, выясняли какой из циолитов лучше всего подойдёт для поставленной задачи и какого размера гранулы будут наиболее эффективными. Беспокойство представлял вопрос о жизненном цикле циолитов, однако тесты показали, что они выдерживают тысячи циклов зарядки-разрядки без потери своих свойств. В результате был разработан текущий тестовый образец — мобильный 750-литровый контейнер, который можно транспортировать вместе со всей необходимой инфраструктурой, чтобы проверить работоспособность системы «на местах».
Следующей своей задачей учёные ставят удешевить производство системы, оптимизировать её и сделать более компактной.

В идеале система должна получиться достаточно гибкой, чтобы использоваться как на промышленных предприятиях и электростанциях, так и в домовых котельных

— то есть это должна быть модульная система, которая позволит собирать теплохранилище под индивидуальные условия (площадь помещения, планировка, мощность, и так далее).

У цеолитовой системы хранения тепла огромный потенциал. Практически любое технологическое и индустриальное производство выделяет избыточное тепло, не говоря уже об электростанциях. Но способов использовать такое тепло практически нет, а хранить его пока представляется возможным в основном только с помощью контейнеров с водой. Но они занимают большие площади, и довольно быстро теряют тепло. Цеолитовое храние тепла сможет значительно увеличить эффективность современных экологичных био-газовых электростанций: сейчас больше половины энергии био-топлива уходит в атмосферу в форме тепла, но с помощью цеолита био-газовая электростанция могла бы одновременно производить и электричество, и тепло. Вероятно, что благодаря сыпучести цеолитовых гранул, «заряженные» гранулы можно будет в больших объемах перевозить в необходимое место, возвращая назад «разряженные».

Разумеется, это не единственный проект по эффективному использованию вторичного избыточного тепла. В то время как разработчики целитовой системы рассчитывают в первую очередь на крупные производства, Microsoft разрабатывает концепцию «информационной печи» (Data Furnace) для домов. Инженеры научно-исследовательского отдела компании считают, что воздух от вентиляции серверных шкафов, который нагревается до 40-50 градусов Цельсия, можно использовать для отопления частных домов. Идея заключается в том, чтобы вместо того, чтобы строить эффективные с точки зрения площади огромные дата-центры, размещать небольшие центры , от одного до десяти шкафов (40-400 компьютеров) непосредственно в подвалах жилых домов и офисов.

Это позволит значительно сэкономить на строительстве дата-центров, а также уменьшить задержку передачи данных — так как сервера будут расположены ближе к густонаселенным районам.

Даже учитывая более высокую стоимость электроэнергии в жилых районах, разработчики считают, что можно будет сэкономить от 280 до 320 долларов с каждого сервера. А избыточное тепло от шкафов будет использоваться для центрального отопления и горячего водоснабжения. Разумеется, встают вопросы обслуживания и безопасности, но инженеры уверены, что нет ничего нерешаемого — двери в подвалы можно опечатать и установить сенсоры проникновения, которые будут блокировать информацию на серверах при попытках незаконно копирования информации. Не такая большая плата за бесплатное отопление.

Если же получится внедрить в жизнь технологию цеолитового хранения тепла, то идея «подвальных» дата-центров обретает ещё больший смысл — тогда тепло от серверов можно будет ещё и эффективно аккумулировать.

Использование вторичного избыточного тепла на данный момент является весьма перспективным направлением. «Большая» энергетика — слишком сильно завязанная на политику и мировые капиталы сфера, чтобы быстро измениться и перейти на экологичное топливо. Конечный же потребитель, напротив, гибок и будет готов использовать вторичное тепло даже не ради экологии, а просто с целью экономии. Если появится доступное решение — как, например, компактная цеолитовая батарея или серверная подстанция, то, вполне вероятно, что обычные жители городов станут первыми активными потребителями вторичного тепла.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus

Главные новости

12:38 В Южной Корее после импичмента президента усилена боеготовность ВС
12:16 Евро обновил полуторагодовой минимум
12:00 Дума приняла трехлетний госбюджет
11:59 Главу отдела ГУСБ МВД в Петербурге задержали за взятку в 50 млн рублей
11:52 «Ростелеком» отразил кибератаки на крупнейшие российские банки
11:28 Дума утвердила график депутатских каникул
11:05 Сенат США разрешил применять закон Магнитского по всему миру
10:59 В янтаре обнаружен фрагмент хвоста пернатого динозавра
10:46 В центре Москвы мужчина обстрелял прохожих
10:45 Чуркин оценил восстановление Сирии в 180 млрд долларов
10:32 СМИ узнали об отказе администрации президента менять закон об ОСАГО
10:29 Роналду отчитался о выводе в офшоры более 200 млн евро
10:20 Парламент объявил импичмент президенту Южной Кореи
10:07 Организаторы утвердили место проведения «Евровидения-2017»
10:04 СКР рассказал об активном следствии по делу Улюкаева
09:48 Роспотребнадзор опроверг отключение вышек сотовой связи в метро Москвы
09:47 «Почта России» потребовала доставлять мелкие интернет-посылки через Якутию
09:30 Прокуроры проверят власти Москвы из-за жалобы на пропаганду православия в школах
09:16 ЦБ отозвал лицензии у четырех московских банков
09:09 Россия оспорит лишение боксера Миши Алояна медали Олимпиады в Рио
08:48 За сутки из Алеппо ушли 8,5 тысяч жителей
08:34 Московское метро может отключить сотовую связь
08:20 СМИ узнали о причине отмены ограничений на поставку оружия в Сирию
08:02 Россия поможет Кубе модернизировать армию
02:17 Московский суд арестовал депутата из Новгорода за взятку в 2 млн долларов
02:03 Рогозин объявил о начале космического сотрудничества с Кубой
01:57 Хворостовский отказался от участия в опере из-за болезни
01:50 Обама снял ограничения на военную помощь союзникам
01:19 Британская палата общин поддержала выход страны из ЕС
00:41 Сенаторы попросили Трампа поскорее определиться насчет Украины
00:34 Боевики ИГ атаковали блокпосты возле Пальмиры
00:28 Греф назвал WeChat лучшей соцсетью в мире
00:22 Пенсионный фонд собрался уволить 10% сотрудников
00:14 СМИ узнали о кандидатуре главы Минтруда при Трампе
08.12 23:10 МИД РФ сообщил о приостановке боев в Алеппо
08.12 21:40 Путин вступился за пластиковые пакеты перед экологами
08.12 21:02 СМИ сообщили об увольнении второго за сутки директора департамента Минобрнауки
08.12 20:29 Роскомнадзор рассказал о конструктивной встрече с представителями LinkedIn
08.12 20:28 Белоруссия заплатила за российский газ авансом
08.12 19:57 Кадыров опроверг наличие в Чечне батальонов «Восток» и «Запад»
08.12 19:56 Путин призвал прокуратуру проверить компетентность российских судей
08.12 19:38 СМИ сообщили о назначении нового главы московской полиции
08.12 19:30 Рада установила фильтр для «антиукраинских» книг из РФ
08.12 19:12 Полонский отказался признавать вину в мошенничестве
08.12 18:58 В Новосибирске из-за снега введен режим ЧС
08.12 18:48 Путин пообещал обсудить с Собяниным вырубку парка «Кусково»
08.12 18:45 СМИ сообщили об отказе Исинбаевой бороться за пост главы ВФЛА
08.12 18:21 Биржевой курс евро упал до полуторагодового минимума
08.12 18:19 Путин наградил Доктора Лизу госпремией
08.12 17:49 Путин поручил пересмотреть закон об «иностранных агентах»
Apple Boeing Facebook Google NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Twitter аварии на железной дороге авиакатастрофа Австралия автопром Азербайджан Александр Лукашенко Алексей Навальный алкоголь амнистия Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антимайдан Армения армия Арсений Яценюк археология астрономия атомная энергия Афганистан Аэрофлот банковский сектор Барак Обама Башар Асад беженцы Белоруссия беспорядки бизнес биология ближневосточный конфликт болельщики «болотное дело» Борис Немцов Бразилия Великая Отечественная война Великобритания Венесуэла Верховная Рада взрыв взятка видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» видео «Полит.ру» визовый режим Виктор Янукович «ВКонтакте» ВКС Владимир Жириновский Владимир Путин ВМФ военная авиация Вторая мировая война вузы выборы выборы губернаторов выборы мэра Москвы газовая промышленность «Газпром» генетика Генпрокуратура Германия ГИБДД гомосексуализм госбюджет Госдеп Госдума гражданская авиация Греция Гринпис Грузия гуманитарная помощь гуманитарные и социальные науки Дагестан Дальний Восток День Победы дети Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин доллар Домодедово Донецк драка ДТП Евгения Васильева евро Евромайдан Евросоюз Египет ЕГЭ «Единая Россия» Екатеринбург естественные и точные науки ЖКХ журналисты закон об «иностранных агентах» законотворчество здравоохранение в России землетрясение «Зенит» Израиль Индия Индонезия инновации Интервью ученых интернет инфляция Ирак Ирак после войны Иран Иркутская область ислам «Исламское государство» Испания история История человечества Италия Йемен Казань Казахстан Канада Киев кино Китай Климат Земли, атмосферные явления КНДР Книга. Знание кораблекрушение коррупция космос КПРФ кража Краснодарский край кредиты Кремль крушение вертолета Крым крымский кризис культура Латвия ЛГБТ ЛДПР лесные пожары Ливия Литва литература Луганск Малайзия МВД МВФ медиа медицина междисциплинарные исследования Мексика Мемория метро мигранты МИД России Минздрав Минкульт Минобороны Минобрнауки Минфин Минэкономразвития Минюст мировой экономический кризис «Мистраль» Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский МКС Молдавия Мосгорсуд Москва Московская область мошенничество музыка МЧС наводнение налоги нанотехнологии наркотики НАСА наука Наука в современной России «Нафтогаз Украины» некролог Нерусский бунт нефть Нигерия Нидерланды Нобелевская премия Новосибирск Новые технологии, инновации Нью-Йорк «Оборонсервис» образование ОБСЕ общественный транспорт общество ограбление Одесса Олимпийские игры ООН оппозиция опросы оружие отставки-назначения Пакистан Палестинская автономия пенсионная реформа Пентагон Петр Порошенко погранвойска пожар полиция Польша правительство Право «Правый сектор» преступления полицейских преступность происшествия публичные лекции Рамзан Кадыров РАН Революция в Киргизии рейтинги религия Реформа армии РЖД Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Российская академия наук Россия Ростовская область РПЦ рубль русские националисты Санкт-Петербург санкции Саудовская Аравия Сбербанк связь связь и телекоммуникации Севастополь сельское хозяйство сепаратизм Сергей Лавров Сергей Собянин Сергей Шойгу Сирия Сколково Славянск Следственный комитет следствие Совет Федерации социальные сети Социология в России Сочи Сочи 2014 «Спартак» «Справедливая Россия» спутники СССР стихийные бедствия Стихотворения на случай стрельба суды суицид США Таиланд Татарстан театр телевидение теракт терроризм технологии транспорт туризм Турция тюрьмы и колонии убийство Украина Федеральная миграционная служба физика Финляндия ФИФА фондовая биржа Фоторепортаж Франсуа Олланд Франция ФСБ ФСИН ФСКН футбол Хабаровский край хакеры Харьков химическое оружие хоккей Центробанк Цикл бесед "Взрослые люди" Челябинская область Чечня шахты Швейцария Швеция школа шпионаж Эбола Эдвард Сноуден экология экономика экономический кризис экстремизм Южная Корея ЮКОС Юлия Тимошенко ядерное оружие Япония

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129343, Москва, проезд Серебрякова, д.2, корп.1, 9 этаж.
Телефоны: +7 495 980 1893, +7 495 980 1894.
Стоимость услуг Полит.ру
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.