Стремление уйти от использования ископаемых видов топлива при отоплении жилых и производственных помещений является частью глобального плана по обеспечению более экологически чистого будущего человечества. Но, в настоящее время только своевременный поворот регулятора термостата на газовом котле или электрическом нагревателе может обеспечить практически мгновенную реакцию на изменение температуры окружающей среды.
Однако группа исследователей из Швейцарии разработала технологию, позволяющую использовать экологически чистую тепловую энергию для отопления, а применение этой технологии позволит аккумулировать тепло в течение лета и использовать его зимой по мере необходимости, увеличивая или уменьшая теплоотдачу системы простым «щелчком выключателя». Помимо этого, агент, хранящий в себе энергию, может быть без труда перемещен туда, где в данный момент времени есть необходимость в источнике тепловой энергии.
Система аккумулирования тепловой энергии была разработана специалистами швейцарского института EMPA (Eidgenossische Materialprufungs-und ForschungsAnstalt). Агентом, выступающим в роли аккумулятора и носителя тепловой энергии, выступает концентрированный раствор гидроокиси натрия (NaOH), помимо этого в системе использован ряд стандартных узлов и компонентов, позволяющих ей собирать, преобразовывать, хранить и высвобождать тепловую энергию с максимальной эффективностью.
В основе работы системы лежит эффект, заключающийся в том, что когда в сухую гидроокись натрия попадает влага, происходит экзотермическая реакция и заключенная в гидроокиси химическая энергия выделяется в виде тепла. Поскольку гидроокись натрия является чрезвычайно гигроскопичным материалом, достаточно большое количество тепла выделяется даже уже при поглощению ею содержащихся в воздухе водяных паров, а еще большее количество тепла может быть получено путем добавления воды к концентрированному раствору гидроокиси.
Если раствор гидроокиси натрия подвергается воздействию высокой температуры, к примеру, от солнечных лучей, то вода из раствора достаточно хорошо выпаривается, раствор приобретает большую концентрацию, т.е. накапливает тепловую энергию в виде химической энергии. Раствор с высокой концентрацией, помещенный в специальные емкости, может сохраняться сколь угодно долго, в течение нескольких месяцев или даже лет. И емкости с этим раствором достаточно просто перевезти туда, где возникла потребность в дополнительной энергии.
В системе, разработанной швейцарцами, носителем энергии является 50-процентный раствор NaOH, вязкая жидкость, способная медленно передвигаться по трубам спиральных теплообменников. Эти теплообменники устроены так, что раствор гидроокиси натрия контактирует с водяным паром, поглощая его и разогреваясь до более высокой температуры. В ходе экспериментов удалось ученым выяснить, что снижение концентрации раствора с 50 до 30 процентов нагревает объем этого раствора до температуры в 50 градусов Цельсия, до температуры, лежащей в идеальном для отопления диапазоне.
Обратный процесс, заключающийся в выпаривании воды и увеличению концентрации раствора гидроокиси натрия до 50 процентов, так же производится в трубах другого теплообменника. Однако этот теплообменник должен нагреваться до высокой температуры и для этого можно использовать коллектор солнечных лучей, к примеру. Полученная в системе горячая вода подается в стандартную систему отопления помещения, проходя по радиаторам системы и по трубам, проложенным в толще пола. Когда эта вода отдает тепло и ее температура снижается на 10 градусов, она возвращается в теплообменник для следующего цикла нагрева.
В настоящее время сотрудники института EMPA уже создали опытный образец установки аккумулирования тепловой энергии, работающей на описанных выше принципах, и сейчас они ищут партнеров из промышленного сектора, которые вместе с ними возьмутся за создание компактного варианта системы, подходящего для использования даже в жилых помещениях. И в заключении следует отметить, что устройство аккумулирования энергии EMPA является одной из трех подобных систем, разработанных в рамках проекта COMTES, конечной целью которого является разработка простого, недорогого и эффективного устройства аккумулирования солнечной энергии.