09.07.2019

Как получать больше тепла от солнечного света?

Не так давно ученые разработали настолько прозрачный материал, что его едва можно увидеть. Одной из сфер его использования может стать и электроэнергетика. Дело в том, что материал вырабатывает более высокие температуры, чем привычные сборщики света. Этой температуры хватает, чтобы обеспечить дом теплой водой.

uaEnergy

61

0

Как получать больше тепла от солнечного света?

Не так давно ученые разработали настолько прозрачный материал, что его едва можно увидеть. Одной из сфер его использования может стать и электроэнергетика. Дело в том, что материал вырабатывает более высокие температуры, чем привычные сборщики света. Этой температуры хватает, чтобы обеспечить дом теплой водой.

Что же это за материал? Это аэрогель - легкий, состоящий в основном из воздуха, со структурой из кремнезема (который также используется для изготовления стекла). Аэрогель позволяет солнечному свету легко проходить через него, блокируя при этом выход солнечного тепла.

Предпосылки создания аэрогеля

Обычный сборщик солнечной энергии довольно затратный в монтировании и обслуживании. Представляет собой вакуум между слоем стекла и темным, поглощающим солнечную энергию материалом. Для снижения затратности сбора солнечного света годами разрабатывались высокоэффективные и легкие теплоизоляционные материалы.

Так и появился аэрогель - пенообразный материал, состоящий из частиц кремнезема. Он достаточно прозрачный, чтобы использовать его для сбора солнечного тепла. Если получаемые в процессе разработке материалы пропускали около 70% света, то аэрогель пропускает более 95%. Достойный результат за 4 года кропотливой работы.

Разработка идеального соотношения и испытания

Самым важным является соотношение различных химикатов. Вместе смешиваются катализатор и кремнийсодержащее соединение в жидком растворе. Из этого формируется своего рода влажный гель, который просушивают. Благодаря сушке лишняя жидкость из геля выходит, оставляя только лишь материал, который в основном состоит из воздуха, но сохраняет структуру исходной смеси.

В ходе испытаний на крыше кампуса Массачусетского технологического института, устройство, состоящее из поглощающего солнечную энергию темного материала, покрытого слоем нового аэрогеля, смогло достичь и поддерживать температуру в 220° С в середине зимы, когда температура воздуха окружающей среды была ниже 0° С.

Использование аэрогеля

Такие температуры достигались только с зеркальными концентрирующими системами сбора солнечного света. Использование аэрогеля не требует концентрации на центральной линии или одной точке, что делает ее более простой и менее затратной в использовании.

Например, его можно использовать для обеспечения дома горячей водой. Обычные солнечные батареи производят температуру около 80° C. Новый материал поможет достичь более высоких температур. А в дальнейшем крупномасштабные версии системы с аэрогелем могут быть использованы в химической, пищевой промышленности и в производственных процессах.

Солнечный сборщик на основе аэрогеля мог бы напрямую заменить вакуумные сборщики не только в простоте использования, но и по стоимости.  Материалы, используемые для изготовления аэрогеля недорогие и находятся в общественном доступе. Единственной дорогостоящей частью процесса создания является сушка, для которой требуется специальное устройство под название сушилка с критической точкой. Она обеспечивает наиболее точный и качественный процесс сушки, который извлекает растворители из геля, сохраняя при этом его наноразмерную структуру.

Ключом к популяризации аэрогеля служат методы уменьшения стоимости производства. Но даже сейчас предварительный экономический анализ показывает, что система может быть экономически выгодной для некоторых отраслей, особенно по сравнению с вакуумными системами.

Комментарии 0

Написать комментарий