Разработан способ сохранения солнечной энергии в течение 18 лет

3 Октября 2018, Владимир Кузнецов 21

Солнечная энергия является, вне всяких сомнений, весьма перспективной технологией, да к тому же еще и экологически чистой. Но есть одна проблема: хранение энергии. Если ее сразу не использовать – потери будут весьма значительными. Конечно, можно использовать литий-ионные аккумуляторы или более интересные разработки, но куда лучше было бы создать такую технологию, которая позволила бы сохранять энергию солнца длительный срок. И, похоже, группе исследователей из Швеции это удалось. По заявлению специалистов, благодаря новой разработке энергия может сохраняться до 18 лет!


За разработку отвечают ученые из Технического университета Чалмерса. Еще год назад они смогли создать молекулу, в основе которой лежат углерод, водород и азот. При воздействии солнечного света молекула меняет пространственное расположение атомов. То есть, при сохранении молекулярной структуры она переходит в другую форму, называемую изомером. Самое интересное, что во время этого процесса молекула становится «носителем» энергии и если ее вернуть в свое первоначальное состояние – энергия высвободится. Осталось найти применение этой технологии и поиск решения занял 1 год. В итоге мы имеем проект MOST (Molecular Solar Thermal Energy Storage) – Молекулярное хранилище солнечной тепловой энергии.

Схематичное устройство MOST

«Энергия в этом изомере теперь может храниться до 18 лет. И когда мы захотим добыть энергию и использовать ее, мы на выходе получаем больше тепла, чем предполагали.» — заявил профессор кафедры химии и химической инженерии Технического университета Чалмерса руководитель исследовательской группы, Каспер моль-Поульсен.

Для сбора энергии используется специальный рефлектор с трубой в центре. Он отслеживает перемещение Солнца по небу и работает по типу спутниковой антенны, следуя за светилом. После сбора, молекулы растворяются в жидком веществе и хранятся в таком состоянии до тех пор, пока не потребуется высвободить энергию обратно. Для того чтобы, чтобы получить энергию из молекулы-изомера, он в жидкой форме должен пройти через катализатор. В итоге после изменения пространственной структуры температура жидкости повышается на 63 градуса Цельсия. Ученые считают, что MOST можно устанавливать на крыши домов для того, чтобы происходило поглощение солнечного света в теплый период, а полученную энергию можно использовать для обогрева жилища в холода.

«Предстоит сделать еще много всего. Мы только что запустили прототип работающей системы. Теперь нам нужно оптимально спроектировать все остальные ее части.»

Эту и другие новости вы может обсудить в нашем чате в Телеграм.

21 комментарий Оставить свой

  1. karambas

    вот это правильный аккумулятор

  2. KADZE

    Действительно стоящее изобретение. Жаль про ёмкость не рассказали. Любопытно какого объема нужны баки

  3. Pulsar541

    Это прорыв

  4. Sergey1964

    Посмотрел оригинал статьи "Molecular solar thermal energy storage in photoswitch oligomers increases energy densities and storage times". Да это же практически фотосинтез! И даже есть аналог Фотосистемы II и Фотосистемы I, всё как положено. :)

    Единственное отличие от фотосинтеза - энергия запасается в виде тепла, а не в виде АТФ. Зато и молекулярное устройство куда проще, чем в фотосинтезе. Для холоднокровных организмов a la рептилии было бы самое то. Днём запасаешь тепло, ночью - высвобождаешь, альтернативная гомойотермия, причём куда менее затратная, чем у млекопитающих и птиц. Естественный отбор до такого не додумался, а зря. Снимаю шляпу перед разработчиками.

  5. mr Vanya

    Та же проблема, что и у всей "зелёной энергетики" - низкая энергетическая плотность.
    "повышается на 63 градуса Цельсия."
    Представьте сколько потребуется тонн воды с температурой в 83С чтобы отапливать жилище зимой.
    И сравните этот объём с 10-ти литровой канистрой бензина.

    • romale

      mr, Это уже дело техники, что-нибудь придумают...лет за 10

      • AMDRYZEN

        romale, Ничего придумать не надо все давно уже придумано , достаточно поставить теплообменник и небольшую помпу и температуру можно значительно поднять повысив КПД при минимальных затратах и без усложнения самой конструкции .

    • Sergey1964

      mr, "низкая энергетическая плотность И сравните этот объём с 10-ти литровой канистрой бензина."

      Ну, канистра бензина (которая тоже представляет собой запасённую солнечную энергию) в бытность свою фито-зоо-планктноном в первобытных морях тоже имела низкую энергетическую плотность. Разработчикам осталось всего-ничего - сделать сопряжение фотоизомеризации с какой-нибудь эндотермической химической реакцией, и плотность хранения энергии вырастет до небес. "Всего-ничего" - это, конечно, очень мягко сказано. Но почти уверен, что над этим уже работают, причём сразу много коллективов.

  6. triodpentod

    перепреобразование одних энергий в другие неизбежно
    приводит к очень большим потерям и в итоге низкому КПД

  7. Sergey1964

    "перепреобразование одних энергий в другие неизбежно приводит к очень большим потерям и в итоге низкому КПД"

    Ну, растения и прочие фототрофы как-то крутятся и не жалуются. ))

  8. allexxic

    Пусть сначала решат какой способ будет эффективен в будущем и прорабатывать совместно именно одно направление. Может эффективней, разлагать воду на водород под воздействием опять же солнца или упаковывать протоны в тяжелые ядра с получением топлива для атомных станций. Есть только один эффективный путь, стоит ли распыляться.

    • Sergey1964

      allexxic, "Пусть сначала решат какой способ будет эффективен в будущем"

      Увы, но сие невозможно. Определить, какой способ будет эффективнее в будущем, нельзя. Хотя бы потому, что невозможно предсказать, какие открытия будут сделаны. Можно, конечно, направлять развитие науки и технологии директивно-волевым путём, но это значит угробить науку и технологию на корню. В СССР так угробили генетику в 30-е..40-е, до сих пор оправиться не можем.

      "Есть только один эффективный путь, стоит ли распыляться."

      Проблема в том, что никто не знает, какой это путь. В палеолите самыми эффективными способами добычи огня было тереть две деревяшки друг о друга или стучать камнем по камню. Спички, бензиновые зажигалки и автомобильные прикуриватели появились только потому, что люди распылялись. ))

  9. amd212

    Не взлетит. Миллионы тонн дорого реагента на небольшой посёлок - до такого экономика ещё не скоро дойдёт.

    • ELVIS

      amd212, С хранением все понятно, но у меня сомнения на счет того сколько раз молекулы-изомера могут менять пространственное расположение атомов, как часто можно повторять этот цикл..

      • Sergey1964

        ELVIS, "но у меня сомнения на счет того сколько раз молекулы-изомера могут менять пространственное расположение атомов, как часто можно повторять этот цикл.."

        В молекулах нет изнашивающихся частей. Ионы Na(+) и Cl(-) могут соединяться в кристалл NaCl и разъединяться обратно бесконечное число раз, пока существует Вселенная. Если что и может помешать - это изменение внутриатомных расстояний из-за расширения Вселенной. То же самое касается изомеризации - бесконечное (в прямом смысле бесконечное) число раз. Единственное, что может грозить молекуле упоминаемого полимера - это химическая модификация за счёт какого-нибудь постороннего радикала или другого химически активного соединения.

        • ELVIS

          Sergey1964, Образование конденсата не будет влиять на деградацию данного процесса?

          • Sergey1964

            ELVIS, "Образование конденсата не будет влиять на деградацию данного процесса?"

            Там работает индивидуальная молекула - то есть то, что сейчас модно называть "молекулярной машиной". Молекулярной машине может повредить либо чисто химическая модификация, либо разрыв внутримолекулярных связей в результате действия ионизирующего излучения. Если у них там в зоне процесса нет агрессивных химических соединений и/или сильных источников ионизирующего излучения, то всё будет Ok, на мой взгляд.

            Из главных рисков я бы назвал два.
            1. Применяемый реактив вступит в какие-то химические реакции. Вроде, норборнадиен обладает высокой химической активностью, но это, вроде, решается добавлением специальных ингибиторов.
            2. Применяемый реактив начнут жрать микроорганизмы. Практика показывает, что на любую синтетическую органику рано или поздно находятся свои микроорганизмы. Преодолевается добавлением антисептиков или созданием условий, несовместимых с жизнью микроорганизмов.

            Но вообще-то это всё вотчина химиков, а я - микробиолог. Мои познания в химии не выходят за рамки университетских курсов по общей, неорганической, органической, физической и аналитической химии - причём бОльшую часть из того, что мы проходили, я уже благополучно забыл. )))

  10. cyborg

    Я даже не буду читать о чём тут пишут. Потому что подобные выбросы я наблюдаю последние лет 10. Однако за этим 10 лет почти ничего не изменилось в плане хранения электроэнергии. Хотя "таких вот" статей было десятки, если не сотни. Правда скорость зарядки увеличилась, это да.

  11. makeyev

    А зачем такие сложности? Ведь дармовая экологически чистая возобновляемая тепловая энергия у нас под ногами в относительно неглубоких и глубоких слоях вещества планеты Земля!
    Тепло вулканов и гейзеров, магмы мантии, раскалённого ядра планеты Земля всё это подпитывается тепловой энергией, 782000 электрон-вольт, высвобождающихся при разделении свободного нейтрона на протон, электрон и фотон. Я новые нейтроны в изобилии рождает совместная работа процесса бытия материи вакуума и вещества. В грамме любого вещества работа процесса бытия рождает около 4 миллионов новых нейтронов в секунду. И хотя в условиях относительно низкой температуры вещества планеты Земля почти все новые нейтроны захватываются ядрами атомов разных изотопов разных элементов, но и и ничто малая их часть прекрасно справляется с нагреванием и поддержанием температуры вещества планеты Земля. Плюс ядерные реакции трансмутировавших ядер атомов вносят свою лепту.
    А в условиях относительно высокой температуры вещества звезды жёлтый карлик Солнце уже достаточная большая доля новых нейтронов остаётся не захваченной ядрами атомов и их разделение на протон, электрон и фотон на все 100 % обеспечивают тепловой энергией светимость Солнца и термоядерные реакции.
    Подробности в этой научной публикации, доступной в интернете:
    А.К. Макеев. Самовоспроизводство материи // Materials of the international scientific-practical conference: "Prospects for the Development of Modern Science" – Jerusalem, Israel: Regional Academy of Management, 2016. – 535 p. P. 213-220. UDC 001.18 BBC 72 P 93 ISBN 978-601-267-398-2

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.