В преобразовании энергии солнечного излучения в электричество (посредством фотовольтаических преобразователей) и тепло (с помощью фототермальных коллекторов) первое направление – солнечные электростанции (СЭС) — значительно опережает по установленным в мире мощностям солнечные теплопункты (тепловых станций, аналогичных СЭС попросту нет).
Несмотря на то, что «извлечение тепла» из солнечных лучей значительно проще и менее затратно, чем получение электричества, для которого нужно было потратить много лет на разработку фотоприемников с приемлемыми для коммерциализации коэффициентами полезного действия (до сих пор СЭС — очень дорогостоящие предприятия с довольно длительным сроком окупаемости), солнечно-тепловая энергетика не стала сколь-нибудь значимым направлением в мировой энергетике. А все потому, что получаемое из любых источников электричество легко сохраняется электрохимическими аккумуляторами, которые в нужное время отдают его в сеть электропитания.
В области же хранения тепла подобных по эффективности устройств до сих пор нет. Разве что очень небольшая численность энтузиастов оборудуют свои частные дома водяными аккумуляторами тепла, представляющими собой хорошо теплоизолированные бассейны, нагреваемые летом солнечными коллекторами и отдающими тепло в систему отопления и горячего водоснабжения дома в холодное время года. Хотя таких рачительных хозяев могло бы быть значительно больше, ведь в частном секторе пользователей солнечных термальных коллекторов в мире на порядки больше, чем владельцев домашних СЭС.
И вот недавно химики Массачусетского университета в Амхерсте (University of Massachusetts Amherst) объявили о синтезе нового полимера семейства азобензенов – поли (4-фенилазофенил метакрилат), который они назвали AzoPMA. Этот материал синтезировала и исследовала группа студентов, а уж потом к ним «присоединился и подвел научную базу» профессор, что видно по списку авторов статьи в Scientific Reports (в цивилизованном мире, в отличие от нас, где «светило» всегда на первом месте в научной публикации, первый автор тот, кто первый сказал «А»).
Итак, полимер AzoPMA в экспериментах показал способность аккумулирования тепловой энергии в пределах 510 ± 115 джоуль/г, а теоретически его максимальная тепловая емкость может достигнуть 800 джоуль/г (на 2 порядка больше, чем у воды). Это – вполне приемлемые величины для использования AzoPMA в качестве основы термальных аккумуляторов, которые смогут хранить тепло, «перевозить его» и отдавать в нужное время в нужном месте, подобно тому, как электрохимические аккумуляторы отдают накопленный ими электрический заряд.
По расчетам университетских химиков, тепловой аккумулятор двухлитровой емкости сможет в течение часа обеспечить жарку, кипячение и подогрев еды, правда, придется еще изобрести плиту, питающуюся тепловым потоком, а не газом или электричеством. Но это, пожалуй, значительно менее сложная задача, чем создание термального аккумулятора. Ее могут решить конструкторы (а не ученые!), например, с помощью использования тепловых труб. И такие плиты с тепловыми аккумуляторами могут быть созданы даже для туристов. А для домов или даже для городских кварталов могут быть выпущены «мегатермальные энергохранилища», по запасам тепловой энергии аналогичные электрическим, которые построила в Австралии компания Илона Маска Tesla и обещает создать Fluence Energy -совместное предприятие немецкого концерна Siemens AG и американской корпорации AES (Applied Energy Services).
См. также:
- Лидеры мирового рынка технологий для беспилотных автомобилей по версии Международного центра робототехники (Москва)
- Малые Radio Dot соты для indoor- и outdoor-сетей становятся всё более востребованы в офисах!
- «Газпром нефть» первой в мире запускает ИТ-платформу для управления технологиями от добычи нефти до сбыта нефтепродуктов