Баррель тепла

Исследователи из Хьюстонского университета логично продолжили старую добрую идею солнечного соляного пруда как эффективного приёмника и накопителя тепловой энергии (подробнее о нём смотрите, щёлкнув здесь). Они предложили улавливать солнечный свет и сохранять его энергию в трёхкамерных резервуарах наподобие широких бочек.

Верхнюю камеру бочки занимает химический преобразователь солнечной энергии, в котором структура молекул фотоизомера меняется под воздействием солнечных лучей - норборнадиен превращается в квадрициклан. Средняя камера заполнена силиконовым аэрогелем, прозрачным для видимого света и непрозрачным для теплового излучения. В нижней камере находится локальный аккумулятор тепла на фазовом переходе L-PCM с температурой плавления вещества около 120 °C.

Днём солнце прогревает бочку до дна, постепенно расплавляя вещество в нижней камере. Одновременно в верхней камере ультрафиолетовое излучение солнца меняет структуру фотоизомера, который при этом не нагревается выше 70 °C (таково условие его оптимальной работы). Ночью теплоноситель через нижнюю камеру (где он приобретает температуру более 110 °C) прокачивают в верхнюю, чтобы запустить реакцию обратной изомеризации. При этом выделяется дополнительное тепло.

Как объяснил доцент университета Хади Гасеми, установка собирает излучение солнца в широком спектре, утилизируя до 90% падающей энергии. Общая эффективность при извлечении энергии ночью достигает 80%.

В отличие от многообразных энергоустановок с солнечными концентраторами (зеркалами и линзами), где изначально теряется много тепла, здесь освещаемые солнцем внешние поверхности не нагреваются. Кроме того, тепловые потери сокращаются благодаря тому, что нет необходимости прокачивать горячий теплоноситель через длинные трубки и теплообменники, чтобы передать энергию в аккумулятор.

Таким образом, созданный в Хьюстонском университете накопитель теплоты может выдавать энергию круглосуточно, причём ночью температура теплоносителя на выходе получается даже больше, чем днём.