20 августа 2019, вторник, 19:15
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

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

18:53 Вылетевший в Мюнхен самолет вернулся обратно в Пулково
18:35 Вертолет с россиянами на борту разбился на острове в Греции
18:21 Путин призвал мотивировать медперсонал к повышению качества услуг
17:47 Оппозиция вновь подала заявки на проведение митингов в Москве
17:41 Правительство предложило изменить правила работы ломбардов
17:16 Власти Москвы пожаловались на нехватку рабочих для реновации
16:58 Новое руководство «Рустави 2» уволило оскорбившего Путина ведущего
16:37 Песков высказался о радиоактивном облаке над Северодвинском
16:16 ФАС назначила штраф вещателю CNN за слишком громкий звук
15:56 В Мосгоризбиркоме прокомментировали призыв профсоюза бойкотировать выборы
15:35 Суд продлил срок ареста экс-замглавы Росгеологии Горринга
15:16 Apple потратит 6 млрд долларов на собственные шоу
14:55 В Центробанке объяснили рекордную прибыль кредитных организаций
14:36 Жена Валентина Гафта запретила ему видеться с друзьями
14:17 Архангельские власти закупят противогазы после взрыва под Северодвинском
13:55 Депутата Илью Яшина арестовали в четвертый раз за митинги
13:37 Вылетевший из Москвы рейс в Париж вынужденно сел в Люксембурге
13:17 Опрошенные россияне не испугались замены людей роботами
12:58 Участники столичного профсоюза отказались работать на выборах в Мосгордуму
12:43 Следствие ужесточило обвинение братьям Магомедовым
12:22 МИД прокомментировал отсутствие данных о ядерных испытаниях из России
12:00 Пристрастие к сырой пище привело жителей древнего поселения к заражению паразитами
11:59 Медведев уволил замглавы ПФР Иванова
11:42 В Вене перестали получать данные о мониторинге радиации в России
11:27 МИД России уличил США в нагнетании военной напряженности
11:13 Армена Джигарханяна в хорошем настроении выписали из больницы
11:00 За три года учёные намерены сделать свиное сердце пригодным для пересадки человеку
10:59 Китайская компания объявила о продаже клонированных котов
10:57 Рубль начал снижение по отношению к доллару и евро
10:52 Росстат зафиксировал рост рождаемости только в двух регионах РФ
10:40 В Минтруде отказались штрафовать работников за курение
10:34 СКР ищет виновников вспышки мышиной лихорадки в Саратовской области
10:30 Найденным в монгольских горах каменным орудиям 45 тысяч лет
10:18 Замок «Ласточкино гнездо» в Крыму закрыли на капремонт
09:59 Актеры сериала «Динозавр» обвинили Жигунова в невыплате гонораров
09:59 В «Ленкоме» опровергли информацию о тяжелом состоянии Марка Захарова
09:44 СМИ узнали об уходе авиакомпаний из нового аэропорта Саратова
09:38 Петербург вошел в пятерку лучших городов мира для вечеринок
09:30 В Госдуме предложили обеспечить школьникам индивидуальные шкафчики
09:30 Древнегреческая надпись подтвердила правоту археологов
09:20 Индия вывела свой космический аппарат на орбиту Луны
09:14 ФАС проверяет жалобу москвички на цену авиабилетов в Курган
08:56 Экс-президента Киргизии оставили под арестом до 26 октября
08:46 Девочка из Петербурга впала в кому после травмы в турецком аквапарке
08:32 Новый саратовский аэропорт принял первый регулярный пассажирский рейс
08:13 СМИ узнали о моратории на льготы по новым нефтегазовым проектам в Арктике
07:57 В новом учебном году изменятся задания ЕГЭ по ряду предметов
07:45 АБР придумала новый способ борьбы с хищением денег у клиентов банков
07:31 В Госдуме предложили освобождать водителей от штрафов при одном условии
07:19 Самолет «Победы» жестко приземлился в аэропорту Гюмри
«АвтоВАЗ» «ВКонтакте» «Газпром» «Зенит» «Мемориал» «Мистраль» «Оборонсервис» «Роснефть» «Спартак» «Яблоко» Абхазия Австралия Австрия Азербайджан Антимайдан Аргентина Арктика Армения Афганистан Аэрофлот Башкирия Белоруссия Бельгия Бразилия ВВП ВКС ВМФ ВПК ВТБ ВЦИОМ Ватикан Великобритания Венгрия Венесуэла Владивосток Внуково Волгоград ГИБДД ГЛОНАСС Генпрокуратура Германия Голливуд Госдеп Госдума Греция Гринпис Грузия ДТП Дагестан Домодедово Донецк ЕГЭ ЕСПЧ Евровидение Еврокомиссия Евромайдан Евросоюз Египет Екатеринбург ЖКХ Израиль Ингушетия Индия Индонезия Интерпол Ирак Иран Испания Италия Йемен КНДР КПРФ Казань Казахстан Калининград Камчатка Канада Каталония Кемерово Киев Киргизия Китай Коми Конституция Кремль Крым Куба Курилы ЛГБТ ЛДПР Латвия Ливия Литва Лондон Луганск МВД МВФ МГУ МКС МОК МЧС Малайзия Мексика Минздрав Минкомсвязи Минкульт Минобороны Минобрнауки Минпромторг Минсельхоз Минск Минтранспорта Минтруд Минфин Минэкономразвития Минэнерго Минюст Молдавия Мосгордума Мосгорсуд Москва НАСА Нигерия Нидерланды Новосибирск Норвегия ОБСЕ ООН ОПЕК Одесса ПДД Пакистан Паралимпиада Париж Пентагон Польша Приморье РАН РЖД РПЦ РФС Росавиация Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Россия Росстат СМИ СССР США Сахалин Сбербанк Севастополь Сербия Сирия Сколково Славянск Сочи Таджикистан Таиланд Татарстан Трансаэро Турция УЕФА Узбекистан Украина ФАС ФБР ФИФА ФСБ ФСИН ФСКН Филиппины Финляндия Франция Харьков ЦИК ЦРУ ЦСКА Центробанк Чехия Чечня Швейцария Швеция Шереметьево Эбола Эстония ЮКОС Якутия Яндекс Япония авиакатастрофа автопром алкоголь амнистия армия археология астрономия аукционы банкротство беженцы бензин беспилотник беспорядки биатлон бизнес бокс болельщики вандализм взрыв взятка вирусы вузы выборы гаджеты генетика гомосексуализм госбюджет госзакупки госизмена деньги дети доллар допинг драка евро журналисты законотворчество землетрясение импорт инвестиции инновации интернет инфляция ипотека искусство ислам исследования история казнь кино кораблекрушение коррупция космос кража кредиты культура лингвистика литература медиа медицина метро мигранты монархия мошенничество музыка наводнение налоги нанотехнологии наркотики наука недвижимость некролог нефть образование обрушение общество ограбление оппозиция опросы оружие офшор палеонтология педофилия пенсия пиратство планетология погранвойска пожар полиция похищение правительство право православие преступность продовольствие происшествия ракета рейтинги реклама религия ретейл рубль санкции связь сепаратизм следствие смартфоны социология спецслужбы спутники страхование стрельба строительство суды суицид тарифы театр телевидение теракт терроризм технологии транспорт туризм убийство фармакология физика фоторепортаж футбол хакеры химия хоккей хулиганство цензура школа шпионаж экология экономика экспорт экстремизм этология «Единая Россия» «Исламское государство» «Нафтогаз Украины» «Правый сектор» «Северный поток» «Справедливая Россия» «болотное дело» Александр Лукашенко Александр Новак Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев Амурская область Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антон Силуанов Аркадий Дворкович Арсений Яценюк Барак Обама Басманный суд Башар Асад Белый дом Борис Немцов Валентина Матвиенко Верховная Рада Верховный суд Виктор Янукович Виталий Мутко Владимир Жириновский Владимир Зеленский Владимир Маркин Владимир Мединский Владимир Путин Вячеслав Володин Дальний Восток День Победы Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин Дональд Трамп Евгения Васильева Забайкальский край Интервью ученых Ирина Яровая Иркутская область История человечества Кирилл Серебренников Конституционный суд Космодром Байконур Краснодарский край Красноярский край Ксения Собчак Ленинградская область МИД России Мария Захарова Михаил Прохоров Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский Московская область Мурманская область Надежда Савченко Николас Мадуро Нобелевская премия Новосибирская область Новый год Олимпийские игры Ольга Голодец Павел Дуров Палестинская автономия Папа Римский Первый канал Пермский край Петр Порошенко Почта России Приморский край Рамзан Кадыров Реджеп Эрдоган Республика Карелия Ростовская область Саратовская область Саудовская Аравия Свердловская область Сергей Лавров Сергей Нарышкин Сергей Полонский Сергей Собянин Сергей Шойгу Следственный комитет Совбез ООН Совет Федерации Ставропольский край Счетная палата Тереза Мэй Франсуа Олланд Хабаровский край Хиллари Клинтон Человек дня Челябинская область Черное море Эдвард Сноуден Элла Памфилова Эльвира Набиуллина Южная Корея Юлия Тимошенко Юрий Чайка авторское право администрация президента акции протеста атомная энергия баллистические ракеты банковский сектор биология большой теннис визовый режим военная авиация выборы губернаторов газовая промышленность гражданская авиация гуманитарная помощь декларации чиновников дороги России информационные технологии климат Земли компьютерная безопасность космодром Восточный крушение вертолета легкая атлетика лесные пожары междисциплинарные исследования мобильные приложения морской транспорт некоммерческие организации общественный транспорт патриарх Кирилл пенсионная реформа пищевая промышленность права человека правозащитное движение преступления полицейских публичные лекции российское гражданство русские националисты русский язык сельское хозяйство сотовая связь социальные сети стихийные бедствия телефонный терроризм уголовный кодекс фигурное катание финансовый рынок фондовая биржа химическое оружие эволюция экономический кризис ядерное оружие Великая Отечественная война Вторая мировая война Ирак после войны Ким Чен Ын Революция в Киргизии Российская академия наук Стихотворения на случай Федеральная миграционная служба Федеральная таможенная служба борьба с курением выборы мэра Москвы здравоохранение в России связь и телекоммуникации тюрьмы и колонии Совет по правам человека аварии на железной дороге естественные и точные науки закон об «иностранных агентах» компьютеры и программное обеспечение видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» Новые технологии, инновации Сочи 2014 Кабардино-Балкария Левада-Центр Нью-Йорк Санкт-Петербург отставки-назначения шоу-бизнес Ростов-на-Дону ЧМ-2018 Книга. Знание ВИЧ/СПИД Apple Bitcoin Boeing Facebook G20 Google iPhone IT NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Telegram Twitter Wikileaks

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. 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, 1998–2019.