понедельник, 12 марта 2012 г.

Солнечную энергию можно запасать при помощи стекла

Солнечную энергию можно запасать при помощи стеклаВ США создан новый вид стеклообразного теплоносителя для гелиотермальных электростанций. Его рабочая температура 1 200 ˚С, что в два с лишним раза выше, чем у аналогов. Он может не только повысить КПД солнечных электростанций, но и снизить стоимость хранения их энергии ночью.

Солнечная энергия имеет две фундаментальные проблемы: больше всего её тогда и там, когда и где потребление электричества минимально, и наоборот. В развитых странах электропотребление максимизируется вечером и зимой, а летом и в полдень резко падает. И если себестоимость солнечных батарей и киловатта полученной от светила энергии постоянно падают, то про стоимость аккумуляции электричества этого сказать нельзя. А ведь как только доля гелиоэнергетики превысит 20% в любой замкнутой энергосистеме, энергоснабжение без хранилища избытков электричества станет слишком неустойчивым. Способов решения у этой проблемы много, но все они пока дороги.

Компания Halotechnics пытается подойти к вопросу с другой стороны. Более эффективным будет сохранять солнечную энергию не в виде электричества, а как тепло. Существующие разработки Halotechnics делают её лидером в этом направлении — растворы расплавленных солей на основе NO3 с максимальной рабочей температурой в 565 ˚С обеспечивают относительно дешёвое рабочее тело в гелиотермальной энергетике, где с помощью системы концентрирующих солнечный свет зеркал нагревается ёмкость с расплавленным раствором солей, после чего последний передаёт тепловую энергию обычной турбине.

Возможно ли использование теплоаккумулятора на таких солях? Конечно. Никакой проблемы тут нет — с ростом объёма нагретого раствора теплопотери по периметру резервуара будут падать, так как площадь поверхности хранилища расплавленных солей будет расти пропорционально квадрату, а объём теплоаккумулирующих веществ — пропорционально кубу увеличения линейных размеров. В уже используемых теплоаккумулирующих мощностях в хранилище объёмом 68 м³ удаётся сохранить в течение ночи до 1,44 терраджоулей. При этом тепловые потери не превышают 1%.

Проблема таких теплоаккумуляторов в другом. Расплавленные растворы солей и как рабочее тело гелиотермальных электростанций, и как тепловая батарея имеют один и тот же недостаток — относительно низкую рабочую температуру. Для повышения КПД турбинной установки и эффективности накопления тепла требуется увеличение температуры теплоносителя. Если с первым пунктом всё ясно (цикл Карно etc.), то второй требует пояснений. Чем выше температура рабочего тела, хранящего тепло, тем меньше этого носителя требуется, а значит, тем меньшие материальные затраты необходимы для строительства теплонакапливающих мощностей. Скажем, тонна расплавленной соли стоит всего тысячу долларов, но средняя гелиоТЭС использует около 30 тыс. тонн таких солей, а ведь для них нужен ещё резервуар, трубы и т. п.

Чтобы повысить эффективность теплоносителя, Halotechnics намерена использовать новый материал, который при рабочей температуре в 1 200 ˚С будет пребывать в стеклообразном состоянии. Состав самой смеси пока не раскрывается: по словам разработчиков, они перепробовали 18 тыс. комбинаций, прежде чем нашли удовлетворительную по соотношению цена/качество. Новый теплоноситель сохраняет в одной единице объёма в три раза больше тепла, чем растворы расплавленных солей.

Весьма важно и то, что его использование как рабочего тела гелиотермальных электростанций позволит повысить их общий КПД с 42 до 45% за счёт применения ПГУ. По уверениям Halotechnics, проведённое предварительное ТЭО показало, что для гелиоТЭС в Калифорнии можно ожидать цены генерации на уровне 6 центов за кВт∙ч (1,75 рубля), что по американским меркам является неплохой себестоимостью и для газовых ТЭС (из-за относительно высокой цены на газ). Основной причиной столь резкого снижения (сегодня 14–16 центов для гелиоТЭС считаются средним показателем) станет даже не рост КПД, а увеличение коэффициента использования установленной мощности (КИУМ). Если нынче в большинстве геотермальных электростанций турбины работают днём, то с новым теплонакопителем они будут работать вдвое дольше, повышая КИУМ также вдвое, а значит — резко снижая стоимость одного кВт∙ч, производимого такой станцией.

Хотя первые опыты с новым веществом в условиях опытной гелиоТЭС запланированы на лето, широкое внедрение нового теплоносителя кажется делом долгим, ведь придётся существенно изменить организацию самих электростанций, а не только их тепловых хранилищ, применить другие конструкционные материалы для трубопроводов, насосов и т. д.

Подготовлено по материалам Technology Review.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Какими символами общался пещерный человек?
Загляните в пещеры Пеш-Мерль, Фон-де-Гом и Руффиньяк на юге Франции, не забудьте об их испанских коллегах и насладитесь замечательными образцами изобразительного искусства. Из темноты выступают табуны лошадей, мамонты, гигантские быки, носороги, львы... Многие животные изображены в ярких цветах, анатомически точно и со знанием перспективы, что говорит о большом мастерстве древних художников. «Мы н...
  (читать дальше)

Отступление ледников уменьшает биоразнообразие водных экосистем
Таяние ледников начинает сказываться на состоянии водных экосистем намного раньше, чем можно было ожидать. Уменьшение ледяного покрова наполовину способно привести к исчезновению почти трети видов. Влияние глобального потепления на окружающую среду легче всего увидеть на высокогорных ледниках. Исследования показали, что с середины 1980-х годов ледники Мексики и Южной Америки уменьшились на 30%. ...
  (читать дальше)

Открытие поможет облегчить побочные эффекты химиотерапии
Исследователи из Университета Дьюка (США) определили структуру ключевой молекулы, которая способна транспортировать химиотерапевтические и антивирусные препараты прямо в клетки, что должно помочь в создании более эффективных лекарств с куда меньшими побочными эффектами для всего организма. Транспортная молекула — это сосредоточивающий нуклеозидный конвейер, который обеспечивает движение нуклеози...
  (читать дальше)

ООН: пора скоординировать всех потребителей пресной воды
Сегодня в Марселе (Франция) стартует Всемирный водный форум. Круг вопросов, которые будут затронуты на нём, очертил специально подготовленный доклад ЮНЕСКО. Его основная мысль заключается в том, что мировое водоснабжение находится под огромным давлением со стороны климатических изменений и роста продовольственных, энергетических и гигиенических потребностей населения. ООН призывает к радикальному ...
  (читать дальше)

Разработан ультракомпактный мотор для электромобиля, совмещённый с инвертором на карбиде кремния
Mitsubishi Electric Corporation (Япония) представила прототип мотора для электромобилей с интегрированным инвертором на базе карбида кремния. Компания утверждает, что масса новой системы сократилась на 10%, а её габариты вдвое меньше, чем у существующих аналогов. Мощность мотора составляет около 70 кВт. Начало его продаж намечено на 2017 год. Электромобили и гибриды прогрессируют очень быстро, ч...
  (читать дальше)

Да здравствует новый фараон!
И без того длинный список египетских фараонов пополнился ещё одним царём. Египетский министр по делам древностей Мохамед Ибрахим объявил об обнаружении имени Сенахтенра (Senakht-en-Re) в храмовом комплексе Карнака. Учёные во главе с Кристофом Тьером из Национального центра научных исследований (Франция) откопали притолоку и косяк ложной двери («двери в загробный мир») во время рутинных работ н...
  (читать дальше)

Мужская сексуальность определяется женскими хромосомами
Половое поведение сильного пола не обязательно зависит от гормонов — возможно, некоторые участки «женской» Х-хромосомы напрямую определяют сексуальную активность мужчин, минуя гормональные механизмы. Разница между мужчиной и женщиной определяется гормональным балансом — это известный факт. Если ребёнку достался мужской пол, то уже с четвёртой недели беременности плод будет обрабатываться тестост...
  (читать дальше)

Американские военные получили новое нелетальное оружие
Поток микроволн обеспечивает «неприятные» ощущения жертве на расстоянии до километра. Новая установка недалеко ушла от этакой сверхмощной микроволновой печи направленного действия, но это нисколько не умаляет её потенциала по разгону демонстраций. Разумеется, в отличие от микроволновки, несмертельный характер новой Active Denial System (ADS) вынуждает её использовать другие частоты: вместо приме...
  (читать дальше)

Новый сенсор проводит безболезненный анализ на уровень сахара в крови
Учёные из Университета Нихон (Япония) продемонстрировали сенсор, способный измерять кровяное давление без специальной манжеты, оборачиваемой вокруг руки и производящей сжатие, а также сенсор, определяющий уровень глюкозы без болезненного отбора образца крови. Хотя оба прибора находятся на стадии функциональных прототипов, вуз ставит целью развитие спроса на обе разработки уже сегодня, делая упор...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)