Ученые создали жидкость, способную хранить солнечную энергию почти 20 лет

6 Ноября 2018, Николай Хижняк 53

Несмотря на весь потенциал солнечной энергетики, у нее тоже есть свои недостатки. Например, одним из них является высокая стоимость и низкая эффективность продолжительного хранения энергии. Индустрия уже давно занимается поиском решения этого вопроса, и, кажется, на горизонте появилась одна очень интересная идея. Шведские ученые разработали специальную жидкость, называющуюся гелиотермальным топливом. Ее особенность заключается в способности хранить собранную солнечную энергию в течении почти двух десятилетий.

Об этой работе написано уже четыре научные статьи. Последняя из них опубликована в журнале Energy & Environmental Science.

«Гелиотопливо — оно как перезаряжаемая батарея, но вместо электричества эта «батарейка» заряжается солнечным светом, обеспечивая вас при необходимости теплом», — объясняет Джеффри Гроссман, инженер из Массачусетского технологического института, работающий с этим материалом.

В основе гелиотоплива, разработанного учеными из Чалмерского технологического института (Швеция), лежат специальные молекулы из углерода, водорода и азота. При воздействии на эти молекулы солнечным светом наступает реакция: происходит перестроение их атомных связей и на выходе получается изомер. Сильные химические связи между изомерами захватывают солнечную энергию и способны хранить ее даже тогда, когда температура молекул снижается до комнатной (около 21 градуса Цельсия). Когда требуется доступ к сохраняемой энергии, то жидкость пропускается через катализатор, что возвращает молекулам их первоначальную форму. В результате этого процесса на выходе вы получаете энергию в виде тепла.


«Энергия внутри изомера может храниться до 18 лет. При необходимости мы можем получить ее в виде тепла, причем в таких объемах, о которых даже не могли мечтать», — говорит один из создателей гелиотоплива, специалист по наноматериалам Каспер Мот-Поульсен из Чалмерского технологического института.

Прототип энергетической системы, установленной на крышу института, позволил ученым провести испытание жидкости. По словам исследователей, результат этой проверки привлек внимание многочисленных инвесторов.

Устройство для сбора возобновляемой энергии внешне выглядит как вогнутый рефлектор с трубкой в центре, по которой бежит жидкость. Конструкция напоминает радиотарелку, которая следит за движением Солнца. Жидкость прогоняется по прозрачной трубке в центре рефлетора и нагревается солнечным светом, вследствие чего молекулы норборнадиена в составе жидкости превращаются в теплоизолирующий изомер, квадрициклан. Затем жидкость просто помещают на хранение в какую-нибудь цистерну при обычной температуре с минимальной потерей энергии.

Когда возникает необходимость использовать эту энергию, жидкость прогоняется через специальный катализатор, который возвращает молекулам их изначальную форму, что приводит к нагреву жидкости до 63 градусов Цельсия.

Профессор Каспер Мот-Поульсен держит в руке трубку с катализатором перед вакуумной установкой, использующейся для измерения градиента тепловыделения системы хранения солнечной тепловой энергии

Идея заключается в том, что это тепло затем можно использовать, например, в отопительных системах, водонагревателях, посудомоечных машинах, бельевых сушилках и других видах устройств, после чего просто вернуть ее обратно на крышу для «подзарядки».

В ходе испытаний исследователи пропустили жидкость через 125 циклов, сначала нагревая ее, а затем охлаждая до обычной температуры. Никаких существенных повреждений, для содержащихся внутри нее молекул отмечено не было.

«Мы добились значительных успехов за последнее время, получив на выходе энергетическую систему без вредных выбросов, способную работать круглый год», — говорит Мот-Поульсен.

По словам разработчиков, через серию доработок им удалось добиться того, что их жидкость теперь способна сохранять эквивалент 250 Вт·ч/кг, что по эффективности почти в два раза больше, чем возможности батарей Tesla Powerwall.

Останавливаться на достигнутом изобретатели не собираются. По их словам, технологию можно улучшить таким образом, что она сможет производить еще больше тепла – как минимум 110 градусов Цельсия.

«Впереди еще много работы. Мы всего лишь показали, что система действительно работает. Теперь нам необходимо более детально заняться каждым из ее аспектов, включая оптимизацию дизайна», — добавляет Мот-Поульсен.

Обсудить новость можно в нашем Telegram-чате.

53 комментария Оставить свой

  1. Akibastarec

    Вот вам и "солнценосящая жидкость" из старого фильма "Весна"!

  2. saypan77

    Оптимизация дизайна конечно хорошо но спарка с тепловым насосом ещё лучше.

  3. cats.can.fly

    Возможно сравнение с Tesla Powerwall не совсем корректное?
    От батареи можно получить электричество, а для гелиотоплива понадобится конвертер.

    • Nekot

      cats.can.fly, Можно подумать, на электричестве свет клином сошёлся.
      Даже тот факт, что тепловую(солнечную) энергию можно запасать с хорошим КПД, уже серьёзное изобретение. Хотя бы для экономии на отоплении, и других видах человеческого потребления требующих тепла. В вовсе фантастическом случае: летом запасать - зимой греть помещение. Если только этого теплоносителя нужно будет не килотонны на один дом.

  4. nubulla

    Если это найдёт массовое применение, то Европа уже не замёрзнет и без российского газа и без американского СПГ.

    • Akibastarec

      nubulla, Газпрому впору говорить, как персонажу фильма "Весна": "Как я погорел!"

      • saypan77

        Akibastarec, Газпром пока будет жить. Но с развиитием ресурсосберегающих технологий будет свою денюжку пересчитывать очень даже скурпулёзно, как сраный еврей.

    • Spaceman

      nubulla, Газ то для электростанций все равно нужен

  5. Akibastarec

    Кстати, это очень интересно в плане освоения Луны.

    • botan

      Akibastarec, Похоже это единственный зачётный комент - не узко смотрящий ;-)
      Теперь представь сколько энергии можно сделать на Марсе ;-) а если подкрепить с нынешними технологиями к примеру Пельтье .....

  6. saypan77

    Луна для шизонутых лунатиков. С тобой говорит Земля. Обитаемая вообще то планета, пока.

    • Akibastarec

      saypan77, А ведь пишешь эту ерунду благодаря спутникам связи, которые на памяти многих еще живущих, были для таких как ты тоже "для шизоидных лунатиков". А еще раньше - пассажирская авиация, железные дороги и прочее.

      • botan

        Akibastarec, + да да .... большая часть людей узенько смотрит и только под свои нужды ;-)

  7. Aladdin

    Прикинул чтобы обогревать однушку зимой в течении скажем 100 дней,понадобиться порядка 10 тонн этой жидкости....

    • botan

      Aladdin, Там написано о принятом тепле причём несказанно о максимальном нагреве ;-)
      Похоже пересчёт.....

    • bilif

      Aladdin, 10 тонн жидкости (если плотность близка к воде) это призма размерами 2 х 2 м. и высотой 2,5 м. Такую фиговину можно даже внутри квартиры разместить, не говоря уж про всякие подвалы, чердаки и пристройки.

      • Prox Vesor

        bilif, да, это не много - многие закупают на зиму солер, даже дрова и уголь, ..
        а ёмкость в виде трубы можно разместить внутри стен, что даст дополнительную шумо- и тепло- изоляцию , .. )

      • Aladdin

        bilif, Я живу на пятом этаже,лифта нет. Как Вы представляете поднять 10 тонн на такую высоту? Или эта жидкость будет подаваться в системе центрального отопления?))

    • Tech

      Aladdin, Это если без повторного рецикла трансформации

      • flocken

        Tech, Жидкость используется повторно, причем многократно, только в указанных тестах было 125 циклов практически без потери качества теплоаккумуляции. Поэтому объем нужен на 1-2 порядка меньше.

  8. botan

    Хорошая новость +

  9. Sc-in

    250 Вт·ч/кг - супер, если стоимость владения не многократно превышает традиционный нагрев.
    Интересная идея, если сработает.

  10. Spaceman

    Площадь Сахары – примерно
    девять миллионов километров.
    Если
    построить на всей ее
    поверхности
    солнечные и ветряные электростанции, то количество
    энергии вчетверо превзойдет
    нынешние потребности всего
    человечества.

    • Nekot

      Spaceman, Вот тут то мы и подходим к вопросу о транспортировке энергии. Допустим получили её(в виде электричества) но её ещё надо доставить к потребителю. Предположительно всему человечеству(раз её в четыре раза больше чем нужно) на всём земном шаре, с минимальными потерями.
      Как?

      • Sc-in

        Nekot, не к одной транспортировки, а к хранению. Вот произвели условно за час-сутки-неделю "энергии вчетверо превзойдет нынешние потребности всего человечества" в Сахаре. что от этого в Австралии, на Аляске ... а главное через неделю, когда энергия будет нужна. Производить в холостую?

        • Nekot

          Sc-in, А я о чём?
          Либо доставлять без потерь с помощью ЛЭП(что не возможно на такие расстояния), либо как то запасать а потом "развозить". Причём провода ЛЭП должны быть медными и толщиной с человеческую ногу.
          Есть несколько идей(2).
          1. Например, электролиз морской воды(да, конечно, КПД не айс). А потом доставка газов танкерами (водород + кислород) к ТЭЦ потребителя.
          2. Использовать ротацию аккумуляторного хозяйства(плавучие корабли-батарейки) - опять низкий КПД(в этой области у человечества пока всё плохо).

          • Spaceman

            Nekot, Почитал тут про передачу тока.На больших расстояних целесообразно передавать постоянный ток или ток по сверхпроводнику

            Самая длинная линия постоянного
            тока в мире расположена
            в Китае. Соединяет она ГЭС Сянцзяба
            (Xiangjiaba Dam) с Шанхаем. Ее
            длина составляет почти 2000 км при
            напряжении 800 кВ. Достаточно много линий постоянного тока
            находится в Европе.

            Самым успешным
            проектом по сверхпроводникам можно считать линию,
            построенную American
            Superconductor в Нью-Йорке, а
            самым амбициозным проектом — ЛЭП в Корее, протяженностью
            около 3000 км.

            • botan

              Spaceman, Зачем перевозить если зеркально можно делать с приростом?
              Зеркальные печи для нагрева а полученую энергию с максимальным КПД транспортировать в точку и там разбавить по нуждам тем же методом только с большим объёмом разреженной.
              Зачем трубки вертеть и ловить свет если его можно направить в точку?
              Термоядерный реактор выходит не фантастика. Если накапливать можно таким образом энергию выходит возможно ;-)

              • Spaceman

                botan, ''Зеркальные печи для
                нагрева а полученую
                энергию с максимальным КПД транспортировать''

                Во время транспортировки теплоносителя на большие расстояния высок риск остывания,я так думаю.Но я не спец

                ''Термоядерный реактор
                выходит не фантастика.''
                Как это напрямую поможет созданию термоядерного реактора?

                • botan

                  Spaceman, Хранить при "нормальной" температуре. А для извлечения энергии пропустить через катализатор...... то.е. дома может просто стоять система. Котёл на стене и при включении он пропускает пару капель в оборот к общей массе.При прохождении через катализатор идёт нагрев.
                  Просто и экономно.
                  В термоядерном реакторе очень много света и сверх высокие температуры. Излучение и охлождение может произходить проще без потерь. Один цикл выводит температутру из реактора и затем передаёт тепло уже накопителю то.е. второму циклу. Без радиации с минимальной затратой и не на сверх высокой температуре при извличении.

  11. Sc-in

    ***или ток по сверхпроводнику
    уточните, уже созданы сверхпроводники, работающие при температуре окружающей среды? Мало того, создана такая линия.
    Ничего не напутано?
    American Superconductor как и остальные делают опыты с с жидким азотом при −195.79 °C на расстояние не более 600 метров, что уже очень неплохо. О стоимости и использование в продакшены тут мало кто говорит и скорее всего не будут ещё несколько лет.
    Есть представление как обеспечить линию передач, с требованием поддержания примерно -200 по цельсию?

    • Nekot

      Sc-in, + Присоединяюсь к вопросу. :)

    • Spaceman
      • Nekot

        Spaceman, 1. Сверхпроводники сразу откидываем, так стоимость их производства/обслуживания/охлаждения дороже чем потери в меди.
        2. ЛЭП постоянного тока - 800 киловольт нужно ещё преобразовать в удобоваримые ~220 вольт, а это дорогущие каскадные инверторы. C их дороговизной и потерями.
        3.Насчёт передачи переменки, и так всё ясно я надеюсь.
        Итог: Нефиг там пока в Сахаре делать. :)
        Разве что фантастам/футурологам помечтать.

        • Spaceman

          Nekot, Это печалит

          • Nekot

            Spaceman, Та не. Проект можно поднять, невзирая на инженерно-конструкторские сложности и огромный объём работ. Просто буржуазии это "финансово" не выгодно. Им прибыль подавай, и желательно быструю.
            Например от продажи смартфонов, нефти итд.
            Правда, для реализации такого объёма работ требуются усилия всей планеты(без преувеличения).
            Но результат будет стоить того. Энергии будет в избытке, и можно будет(как следствие) заняться постройкой рельсотрона(электромагнитной катапульты) на склоне Эвереста. Для дешёвого и регулярного запуска грузов(и людей) на орбиту без использования химических ракет.
            C возможностью постройки на орбите крупных межпланетных кораблей. Ради реального освоения нашей солнечной системы.
            Как вам такое будущее? Лично мне нравится. :)

            • Spaceman

              Nekot, Я тоже думаю,что такой планетарный проект по постройке солнечной электростанции в Сахаре осуществим,даже уверен.

              Рельсотрон-это моя больная тема.По рельсотрону мы на форуме сайта Астроньюс дооолго все обсуждали.В общем,все упирается в сопротивление воздуха на выходе аппарата из рельсотрона в атмосферу...Расчеты по этому сопротивлению можно,конечно, сделать,- попробуйте.Вот ссылки,я там под именем Robert , Robka

              //https://www.astronews.ru//cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=9567

              //https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=9949

              //https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=11208

            • Prox Vesor

              Nekot, можно подумать, «пролетариата» выгода не интересует ; )

          • Prox Vesor

            Spaceman, но и даёт перспективы средней полосе : при удешевлении сол панелей до цены упаковочной плёнки - оклеиваем ими все крыши стены и заборы, ... это будет достаточно скоро.
            Кстати, тротуары и дороги неплохо бы укрыть под крыши, ... вот заодно и ,..)

            • Spaceman

              Prox, Под темными крышами дорог и тротуаров перемешаться ведь не так весело вроде

              • Spaceman

                Spaceman, перемещаться*

                • Prox Vesor

                  Spaceman, летом в тенёчке приятней, зимой - от снега расс свет, .. ночью 1 ъер )

        • Spaceman

          Nekot, Ну части Африки и, скорее, Европе и части Азии хватит.Но Штаты будут, похоже ,противиться этому проекту по полной ,им же не нужны конкуренты

          • Prox Vesor

            Spaceman, США не будут противиться любому проекту - их система, стиль, и традиции совершенно противоположны : ещё один маск-брин-безос возглавит и осуществит и этот проект )

            • Баха

              Prox, Я вот не пойму, на земле нет других пустынь. Разбросать по земному шару панэли и спутниковые отражатели солнца на них навести. никаких акумуляторов ненужно (кроме тех которые будут выступать в роли конденсаторов). А еще лучше возле каждого населённого пункта по излучателю и примнику, чтобы не пришлось целый город ночью освещать и сбивать биоритм. Ну и на крыши домов, так сказать днём на полную, делаем все неоходимое, ночью уже на освещение. Для обогрева можно днем накапливать тепло в воде (лучше в дождевой с очисткой). Спасибо что дочитали!

      • Sc-in

        Spaceman, ***построенную American Superconductor в Нью-Йорке, а самым амбициозным проектом — ЛЭП в Корее, протяженностью около 3000 км.
        -уточнение: линия от American Superconductor 600 м с фантастическим бюджетом. Дешевле было б построить ЛЭП из золота. Хотя какая это линия.
        В Корее в проекте, причем более удачное слово "прожекте", если переводить по синониму, а не через переводчик.
        Про постоянный ток интересно. Но куда тогда деть всю индустрию с ~ трехфазным 380 В. Также перестраивать как троллейбусы\трамваи, наверное.

        • Prox Vesor

          Sc-in, линии пост тока - как правило промежуточное звено, сверхвысокие напряжения, ... далее преобразования следуют, как и при переменном токе

        • Spaceman

          Sc-in, ''Но куда тогда
          деть всю индустрию с ~трехфазным 380 В. Также
          перестраивать как
          троллейбусы\трамваи, наверное.''

          А вот, коллега NEKOT сверху этой ветки пишет о решении : ''ЛЭП постоянного тока
          800 киловольт нужно ещё
          преобразовать в
          удобоваримые ~220
          вольт, а это дорогущие
          каскадные инверторы. C их дороговизной и
          потерями''.То есть,инверторами

          • Prox Vesor

            Spaceman, «надо бояться не больших расходов - а небольших доходов» )) - ротшЫльд, типа ) ) ) ... с примкнувшими рогожЫными )

            • Spaceman

              Prox, ''ротшЫльд, типа ) ) ) ... с
              примкнувшими
              рогожЫными )''

              Таких лучше подальше держать.Надо нормальных инженеров

              • Prox Vesor

                Spaceman, тот самый Ротш был гениальным инженером, в фин сфере.
                Да и совет весьма полезен во всех сферах.

                ну а толстая рожа - ... давайте про умных ... (

  12. botan

    По газопроводу )))) везде дойдёт)))
    Из тепла в энергию генератором с исползованием нитинола.
    Очень интересно можно ли сжимать или разжимать? Газ то бывает сжиженный. Может и этот состав может менять форму?
    И вообще это может повлиять на авто транспорт - кординально. Приехал тебе залили в бак солнечной или зарядил от солнечной колонки полетел на работу.
    Фантастично - футуристично..... Вот это рялформат....

    Это как же ученым холодно бывает и солнышка не хватает что так придумали интересно копить тепло ))))
    Сразу видно люди боятся плавающих цен на тепло :-)

    • botan

      botan, Внук у деда спрашивает:
      - Дед а правда что у нас дома электричество от термоядерных реакторов?
      - Не внучек это фантастика ...
      - А в учебнике написано что машины на солнечных батареях?
      - Вот и ещё придумали.Может ты приложения в моём смартфоне читал hi-news. В наше время это внучек это называлось "Научная фантастика".
      - А мама говорит после второго инфаркта тебе инплант в мозг подставили?
      - Да. Помню и я так ох..как..ел
      - Что ...ел?
      - Да стэйк кушал первый раз искусственный.....

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.