211service.com
Keramikas sūknis, kas uzņem siltumu, sola lētu, efektīvu glabāšanu tīklā
Kristofers Mūrs, Džordžijas Tehnikas nodaļa
Zinātnieki ir izstrādājuši keramikas sūkni, kas var darboties 1400 ˚C temperatūrā, kas ir par vairākiem simtiem grādu karstāka nekā esošās siltuma pārneses sistēmas, paverot būtiskas jaunas iespējas enerģijas uzkrāšanai.
Konkrēti, autori jauns pētījums , publicēts žurnālā Daba trešdien uzskata, ka to varētu izmantot, lai izstrādātu efektīvu tīkla uzglabāšanas sistēmu, kas galu galā varētu palīdzēt padarīt atjaunojamos avotus, piemēram, vēja un saules enerģiju tikpat lētus un uzticamus kā dabasgāzes stacijas (skatiet sērijveida akumulatoru uzņēmēja jauno uzņēmumu, kas risina tīras enerģijas lielāko problēmu).
Attiecīgajā termiskās uzglabāšanas sistēmā tiktu izmantoti šķidrie metāli, piemēram, izkausēts silīcijs, kas ļautu uzglabāt un pārnest siltumenerģiju daudz augstākās temperatūrās nekā parasti izmantotie materiāli, piemēram, kausēti sāļi. Augstāka temperatūra nozīmē, ka vairāk siltumenerģijas var pārvērst mehāniskajā vai elektriskajā enerģijā, uzlabojot kopējo efektivitāti.
Tas ļauj mums tagad pārvietot siltumu ārkārtīgi augstā temperatūrā, saka Aseguns Henrijs , Džordžijas Tehnoloģiju institūta docents. Tās ir lielas izmaiņas attiecībā uz to, ko jūs varat darīt.
Interese par šķidro metālu izmantošanu kā siltuma uzglabāšanas līdzekli ir pieaugusi, taču izaicinājums ir bijis tādu sūkņu un cauruļu izstrāde, kas šādos apstākļos nepasliktinās. Keramika var izturēt neticami augstu temperatūru, taču tā ir arī trausla, kas padara tos par sarežģītiem materiāliem mašīnu komponentu izveidei.
Georgia Tech pētnieki kopā ar līdzstrādniekiem Stenfordā un Purdū šo ierobežojumu pārvarēja, izmantojot jaunus kompozītmateriālus, kā arī dimanta instrumentus un precīzu apstrādi. Viņi izmantoja arī blīves, kas izgatavotas no grafīta, cita materiāla, kas iztur ļoti augstu temperatūru.
Izkausēta alva plūst 1400 ˚C Georgia Tech laboratorijā.
Mehāniskā sūkņa prototips veiksmīgi darbojās 72 stundas, izmantojot izkausētu alvu, vidējā temperatūrā aptuveni 1200 ˚C un maksimālā temperatūrā 1400 ˚C. Pēc pārbaudēm sūknim bija nodiluma pazīmes. Bet kā nākamais izpētes solis zinātnieki izstrādā sūkni, kas izgatavots no silīcija karbīda, cietāka keramikas materiāla, kam vajadzētu izturēt daudz ilgāk.
Pētījumu atbalstīja 3,6 miljonu ASV dolāru finansējums no ARPA-E, ASV Enerģētikas departamenta moonshot enerģijas pētniecības nodaļas.
Ierosinātā tīkla uzglabāšanas sistēma izmantotu elektrību no saules, vēja vai kodolenerģijas, lai uzsildītu šķidro silīciju līdz ļoti augstām temperatūrām, radot siltumenerģiju. Laikā, kad ir liels pieprasījums un zema enerģijas ražošana, piemēram, vakaros pēc saules norietēšanas, sistēma atgrieztu šo enerģiju atpakaļ tīklā, izmantojot termofotoelementus, kas ir šūnu veids, kas var pārvērst siltumu infrasarkanās gaismas veidā elektrībā ( skatiet sadaļu Karstie saules elementi).
Tā sauktā siltumenerģijas tīkla uzglabāšanas (TEGS) sistēma darbotos tikpat labi ar akmeņoglēm vai dabasgāzi. Taču solījums ir tāds, ka šī tehnoloģija varētu piedāvāt lētu bāzes slodzes krātuvi atjaunojamiem enerģijas avotiem, uzglabājot pietiekami daudz enerģijas, kad spīd saule un pūš vējš, lai turpinātu ražot elektrību pat tad, kad tās nav.
Līdz šim ieguldījumu, ko var sniegt tīri enerģijas avoti, ir ierobežojušas akumulatoru sistēmu augstās izmaksas un uzglabāšanas sistēmu, piemēram, sūknējamo hidroelektrostaciju, ierobežotā ģeogrāfija.
Šķidrajiem metāliem, kurus var izmantot augstas temperatūras sūknis, ir arī citi iespējamie pielietojumi. Tie varētu aizstāt izkausētos sāļus koncentrētās saules enerģijas sistēmās, un tie varētu nodrošināt jaunus ar metālu dzesējamus kodolreaktorus (skatiet Trampa pārsteidzošo ieguldījumu saules enerģijā jēgu).