Леденото охлаждане на домовете може да спести много енергия през лятото

Американски изследователи от Тексаския университет представиха нова концепция за така наречените „ледени батерии“, които през нощта замразяват вода или други вещества и използват съхранената хладина през деня за охлаждане на сгради. 

Изследването, ръководено от д-р Патрик Шамбергер от катедрата „Материалознание и инженерство“, предлага решения на ключови проблеми в тази технология, включително и подобряване на ефективността на материалите в охладителните системи и удължаване на времето им за стабилна работа. Шамбергер е специализиран в изследванията на материалите, използвани за съхранение и освобождаване на топлинна енергия. 

„Технологията за ледени батерии съществува от известно време. Но аз се интересувам от въпросите, свързани с материалите: Кой материал е подходящ за правилната температура? Може ли да се направи обратима? Може ли да се направи издръжлива за 30 години?“ — обяснява ръководителят на изследването. 

Въпреки че тези системи използват значително по-малко електроенергия през деня, те все още черпят енергия от мрежата през нощта, за да охлаждат вода или други вещества. По-големите системи замразяват около 250 тона лед всяка нощ. 

Изследователи, ръководени от Патрик Шамбергер, разработват солеви хидрати и други съединения, които могат да съхраняват и освобождават топлинна енергия при най-оптимални за околната среда температури. Чрез адаптиране на температурния диапазон на тези материали, разработчиците се стремят да повишат енергийната ефективност и да ги направят по-съвместими не само с охладителните системи, но и с отоплителните такива.

„Задаваме определена температура, така че да е съвместима с определения подход за интеграция със системите за отопление, вентилация и климатизация“ — отбелязва Патрик Шамбергер. 

Един от най-сериозните технически проблеми остава така нареченото „фазово разделяне“ — в много системи, базирани на солеви хидрати, материалът се разделя на различни твърди и течни фази с различен състав и плътност. С течение на времето това може да влоши характеристиките на системата. Като част от проучването учените търсят начини за решаване на този проблем. Целта е да се открият по-стабилни състави, които могат надеждно и циклично да се изменят в продължение на много години.

По-широката цел на изследователите в екипа на Шамбергер е да създадат по-гъвкава и стабилна енергийна система. С все по-широкото разпространение на възобновяемите енергийни източници, особено слънчевата и вятърната енергия, енергийната система е изправена пред нарастваща нестабилност както в предлагането, така и в търсенето. Технологиите, които могат да намалят потреблението на енергия по време на пиковите часове, стават все по-важни. 

„Не искаме да решаваме проблемите на електрическата мрежа, чрез изграждането на нови електроцентрали. Това е много скъпо решение и общите цени ще трябва да са по-високи“ — обяснява Шамбергер. 

Чрез съхранение на студ през периодите на ниски енергийни разходи и използването му през периодите на високо търсене, сградите могат да намалят разходите си за енергия и да помогнат за стабилизиране на електрическата мрежа. Както посочва Патрик Шамбергер, идеалната система би била съвместима със съществуващите системи за отопление, вентилация и климатизация на въздуха и да работи автоматично. 

Резултатите от изследването са публикувани в The Journal of Physical Chemistry.