Vídeňská univerzita patentovala tepelný akumulátor. Chemická reakce umožní dlouhodobě skladovat tepelnou energii
Existuje řada metod, jak energii ukládat. Mnohé však mají zásadní nevýhody. Baterie se potýkají s omezenou kapacitou a životností, vodík jako palivo je zase těžko skladovatelný. Nová vídeňská metoda však spočívá na jiném principu, na přeměně tepelné energie v energii chemickou.
K odstartování chemické reakce využívá reaktor teplo, uvnitř přitom vznikají vysokoenergetické chemické sloučeniny, které mohou být bezproblémově uchovávány po řadu měsíců. Kdykoliv lze přitom spustit obrácenou reakci a uvolnit energii ve formě tepla. Tímto způsobem lze podle TU využít zejména přebytečné teplo z průmyslové výroby nebo letní sluneční energii a uloženým teplem v zimě vytápět budovy.
„Pro tento účel lze využít různé chemické reakce. My například používáme kyselinu boritou, pevnou látku, kterou mícháme s olejem,“ vysvětluje profesor Franz Winter z vídeňské univerzity. „Tato olejová suspenze se nachází v reaktoru, jehož stěna se zahřeje na 70 až 200 °C,“ dodává pracovník Ústavu pro procesní inženýrství, environmentální inženýrství a technické biologické vědy. Takové teploty jsou často využívány v průmyslové výrobě, kde následně zůstává nadbytečné odpadní teplo, nebo jich lze dosáhnout soustředěním slunečních paprsků.
Teplo spustí chemickou reakci, z kyseliny borité se stane boroxid a uvolní se voda. Boroxid lze uchovat v nádržích a když opět přijde do styku s vodou, spustí se obrácená reakce a uvolní se teplo. „Tím se uzavře kruh a suspenzi lze opětovně využít,“ tvrdí Franz Winter.
Vídeňští vědci již vše ozkoušeli v laboratorních podmínkách a nechali technologii patentovat. Nyní hledají nejlepší a nejefektivnější způsoby využití. V závislosti na konkrétním místě využití a místních podmínkách se výzkumníci vždy snaží proces optimalizovat. Velikost akumulátoru, způsob napojení reaktoru na další technologie nebo například použitá sloučenina se tedy může měnit. Od toho se bude odvíjet konkrétní účinnost zařízení. Zásadní výhodou v každém případě však bude možnost dlouhodobého uložení tepla, které by se jinak vytratilo. Vídeňští vědci nyní chystají intenzivní spolupráci s průmyslovými partnery a věří, že technologie v dalších letech najde široké uplatnění.
reklama
Dále čtěte |
Online diskuse
Všechny komentáře (80)
Jiří Svoboda
19.5.2022 15:59Ale vykázat patent, to se vždycky hodí!
Radim Polášek
19.5.2022 16:53 Reaguje na Jiří SvobodaJiří Svoboda
19.5.2022 22:08 Reaguje na Radim PolášekKdyž už je to teda patentované, tak by mohli v článku pořádně popsat, jak to aspoň na jednom příkladě funguje. Podle článku to vypadá, že je využíván fázový přechod při 169 °C, což ovšem znamená, že pro uchování tepla je třeba systém udržovat na té vysoké teplotě.
Takže se mé reakci na článek, prosím, nedivte. Ono zjevně nestačí pouze pozorně číst.
Galipoli Petr
20.5.2022 08:41 Reaguje na Jiří SvobodaMě by také zajímalo co se stane s tou olejovou suspenzí když se zahřeje na (příklad) 200 °C a uvolní se do ní voda. Nebude to „trošku" prskat? A co s tou párou budou dělat? Jinak kyselina boritá (H3BO3) se rozkládá ns B2O3 při teplotách > 300 °C.
Radim Polášek
20.5.2022 09:15 Reaguje na Jiří SvobodaTakže oni získají tepelnou dehydratací zřejmě tuhou látku HBO2 rozptýlenou v oleji, asi z technologických důvodů.
A když bude potřeba teplo, tak se k HBO2 v oleji přidá voda a reakcí HBO2 + H2O = H3BO3 se uvolní teplo.
Ale pořád není jasné, jakou to má tepelnou kapacitu. Takových reakcí, kdy se působením tepla odstraní voda nebo provede něco jiného a při opačné reakci se uvolňuje teplo je spousta. Problém je ale, že teplo, které uvolní spálením pouhého 1 kubíku uhlí nebo topného oleje by se při použití těch reakcí akumuovalo ve stovkách až tisících kubíků reakční hmoty. A kubík uhlí přitom představuje cca pouhou polovinu roční spotřeby tepla na vytápění pouhého jednoho bytu.
Potřebovat na vytápění pouhého jednoho bytu 500 - 1000 kubíků hmoty na akumulaci tepla, když kubík takové hmoty můžete pořídit třeba za 200 - 400 tisíc, když navíc se každým tepelným cyklem ta hmota opotřebovává, buď uniká při těch reakcích nebo se rozkládá, to bylo pěkně drahé vytápění i kdyby to teplo bylo jinak zadarmo.
Jiří Svoboda
20.5.2022 11:28 Reaguje na Radim PolášekAle to je vše zoufale složité a neúčinné
Radim Polášek
21.5.2022 16:51 Reaguje na Jiří SvobodaJiří Svoboda
21.5.2022 18:58 Reaguje na Radim PolášekRadim Polášek
22.5.2022 18:33 Reaguje na Jiří SvobodaGalipoli Petr
26.5.2022 08:16 Reaguje na Radim PolášekRadim Polášek
21.5.2022 16:52 Reaguje na Jiří SvobodaZan K.
21.5.2022 20:29 Reaguje na Jiří SvobodaJiří Svoboda
23.5.2022 11:09 Reaguje na Zan K.Dnes je tendence dělat senzace i z ničeho.
Pavel Hanzl
19.5.2022 19:00 Reaguje na Jiří SvobodaGalipoli Petr
26.5.2022 08:19 Reaguje na Pavel HanzlPavel Hanzl
26.5.2022 08:32 Reaguje na Galipoli PetrJiří Svoboda
19.5.2022 22:15 Reaguje naIdeální by bylo mít systém, které po zahřátí a příjmu značného tepla zůstane v pevném stavu a "pustí vodu", kterou vypustíme do sudu, a pak se přiváděním vody zase zahřeje.
Jiří Svoboda
21.5.2022 12:13 Reaguje naJiří Svoboda
23.5.2022 11:12 Reaguje naJiří Svoboda
21.5.2022 19:18 Reaguje naSamozřejmě to tak může fungovat jen s pasivním domem v lepším standardu (50 cm vaty, trojsla). Odměnou je pak tento superjednoduchý systém, který opravdu dobře funguje.
Radim Polášek
21.5.2022 21:41 Reaguje na Jiří SvobodaJiří Svoboda
22.5.2022 11:40 Reaguje na Radim PolášekJistěže ten systém má nějaké ztráty do okolí, ale na druhé straně teplo přichází i z okolí, když už je výměník vůči okolí podchlazený. Ten zásobník nemá ostrou hranici, to ale v zásadě ničemu nevadí.
Jiří Svoboda
22.5.2022 18:40 Reaguje naPod domem jsou na dně základových pasů dvě PE hadice 25/2.3 a pod základovou deskou mezi zásypem a rostlou zeminou stejné hadice po asi 1/2 metrech. Celkem ty hadice na výměník přijdou na asi 5000 Kč. Jako médium je tam voda s 10 % etylalkoholu. Efektivní objem jaksi využívané zeminy může být kolem 300 m3.
Radim Polášek
22.5.2022 18:44 Reaguje na Jiří SvobodaJiří Svoboda
23.5.2022 11:03 Reaguje naRadim Polášek
24.5.2022 17:40 Reaguje naJiří Svoboda
23.5.2022 11:00 Reaguje na Radim PolášekJistě, ta dynamika tam je. Při tepelných tocích asi 4 kW třeba 4 hod. denně tam až tak velké gradienty teploty nevznikají.
Radim Polášek
24.5.2022 17:52 Reaguje na Jiří SvobodaA při tepelném toku 4 kW potřebujete ve vodorovném kolektoru asi 200 metrů hadice, dlouhodobě z půdy nedostanete tepelným čerpadlem o moc víc než asi 20 W z jednoho metru hadice, respektive plochy 1 m2 kolektoru.
Pokud budete chtít dostat víc, musíte jít s teplotou teplonosné kapaliny v kolektoru až třeba k nule, tím dosáhnete toho , že v okolí kolektoru vám půda zamrzne a u tepelného čerpadla dosáhnete znatelného snížení účinnosti a tudíž prodražení provozu.
A pokud máte ten kolektor pod domem vytápěným tím čerpadlem a nemáte důkladně izolovanou základovou desku, tak vám chlad z toho kolektoru dům zbytečně ochlazuje a topení m tak máte o toto dražší. A totéž s eděje v létě, pokud pod dům dáváte teplo z letního chlazení.
Máte mnohem výhodnější pro zimu i pro léto ten kolektor umístit do země mimo dům.
Jiří Svoboda
25.5.2022 08:45 Reaguje na Radim PolášekKolektor pod domem je v létě dobíjen beznákladovou klimatizací pouhou cirkulací mezi výměníkem a podlahovým topením.
Čím zdůvodňujete: "Máte mnohem výhodnější pro zimu i pro léto ten kolektor umístit do země mimo dům."?
Jestli nebylo jednodušší se na ten projekt podívat a zamyslet se, jak to vlastně funguje, a až pak hledat mouchy.
Radim Polášek
25.5.2022 16:33 Reaguje na Jiří SvobodaZkrátka topný či chladicí registr ne pod domem, ale vedle na ploše třeba zahrady je výrazně výhodnější.
Jiří Svoboda
26.5.2022 08:57 Reaguje na Radim PolášekJe třeba si udělat elementární ekonomiku. Nejsme na Sibiři. V mém případě udělám nad základovou deskou o 30% vyšší tepelnou izolaci. Ta mi i konzervuje teplo naakumulované z léta.
Udělejte si výčet nevýhod vašeho řešení. Vezměte, prosím, v úvahu, že dům není stavěn hulvátsky jako polozataplený a má opravdu nizoučkou spotřebu tepla na vytápění.
Radim Polášek
19.5.2022 17:04Taky by to chtělo vyjádření k nebezpečnosti těchto látek, když například prodej podobné látky s obsahem boru, boraxu, soukromým osobám podléhá podle evropských zákonů REACH speciálnímu kontrolovanému režimu.
Jaromír Lukavský
19.5.2022 17:49Pavel Hanzl
19.5.2022 19:05 Reaguje na Jaromír LukavskýV přírodě to přece taky tak funguje: rostliny dokážou pomocí sluneční energie z CO2 vytvořit uhlík a ten se za dlouhou dobu spálením zase převede na CO2 plus vložená energie.
Galipoli Petr
21.5.2022 08:27 Reaguje na Pavel HanzlPavel Hanzl
21.5.2022 20:32 Reaguje na Galipoli PetrJá myslel, že z celulózy C6H10O5.
To znamená především z uhlíku.
Uhlíkový koloběh fakt neznáte??
A Z
19.5.2022 22:00Jiří Svoboda
19.5.2022 22:19 Reaguje na A ZA vy jste z článku pochopil, jak to funguje?
Lukas B.
20.5.2022 08:19 Reaguje na Jiří Svobodatepelná akumulace je fajn věc pro (například) vytápění. jestli se to dovede do smysluplného průmyslového měřítka, tak proč ne - ale energetickou hustotou si zas tak úplně nejsem jistý.
Pavel Hanzl
20.5.2022 08:48 Reaguje na Lukas B.Velmi zajímavá byla ta vodíková pasta, kam ona zmizela??
Galipoli Petr
20.5.2022 10:28 Reaguje na Lukas B.U těch ořívacích pytlíků je to krystalové teplo, které se při krystalizaci uvolňuje. Trihydrát ostanu sodného pokud se zahřeje nad 58 °C, vznikne kapalina. Po jejím vychlazení zpět na teplotu cca 15 °C a vzniku krystalizačního jádra (např. dotykem) začne docházet opět ke krystalizaci na pevné skupenství. Proto se tam dává plíšek - když se plíšek prohne, do roztoku se z něho uvolní mikrokrystaly, které se stanou nukleačními jádry a roztok díky své přesycenosti začne krystalizovat. Vzniká hydratovaná sůl (trihydrát octanu sodného, CH3COONa·3H2O) a uvolňuje se teplo z krystalové mřížky. Zisk je 264-289 kJ/kg.
Jiří Svoboda
21.5.2022 11:55 Reaguje na Galipoli PetrMinimalizace spotřeby energie na vytápění je mnohem jednodušeji a levněji dosažitelná pořádnou tepelnou izolací domu. Jenže z toho se nedá dělat věda a nelze na tom moc rejžovat. Tak to nefrčí.
A Z
20.5.2022 09:01 Reaguje na Jiří Svobodahttps://www.mdpi.com/1996-1073/12/6/1086
Dá se to stáhnout v PDF. ;)
Jiří Svoboda
20.5.2022 11:50 Reaguje na A ZTakže nic užitečného, jak jsem již psal v prvním příspěvku.
A Z
20.5.2022 12:06 Reaguje na Jiří SvobodaJiří Svoboda
20.5.2022 12:37 Reaguje na A ZA Z
20.5.2022 15:00 Reaguje na Jiří SvobodaJiří Svoboda
21.5.2022 11:41 Reaguje na A ZRozhodně mne nemusíte tolik chválit a prezentovat moje názory za absolutně pravdivé! To si fakt nezasloužím.
Bohužel vymyslet něco převratného je stále složitější a je to vykoupeno i obrovským množstvím neúspěchů, které se ale jako neúspěchy prezentovat nemohou. O to více pak mrzí, že se výsledky úspěšného výzkumu v takto zdeformovaném prostředí zoufale těžko prosazují.
Radim Polášek
21.5.2022 17:27 Reaguje na Jiří SvobodaNeboli na jeden den topné sezóny spotřebujete v jednom bytě teplo z jednoho až čtyřech kubíků. Za měsíc až 120 kubíků, za topné období cca 400 kubíků.
Radim Polášek
21.5.2022 17:32 Reaguje na Radim PolášekJiří Svoboda
21.5.2022 19:28 Reaguje na Radim PolášekRadim Polášek
21.5.2022 21:34 Reaguje na Jiří SvobodaProblém je už ten samotný reaktor, ve kterém by se ta akumulace dělala, nejspíš by to nešlo bez vysokých tepelných ztrát. Aby ty ztráty byly malé, muselo by se to zpracovávat ve velkých objemech a zařízení by muselo být velké a velmi složité.
Nakonec by klidně mohlo vyjít, že nejlepší využití odpadního tepla tak 50 st C by bylo zahřívat nádrže a prostory na cca 35 st C a provozovat tam hydroponii a akvakultury za výsledků získání potravy z rostlin a ryb. Nebo pro chudé šlichtu z nějakých jednobuněčných řas, protože ty produkují ve správných podmínkách mnohonásobně víc výživné biomasy. Či kvasinek.
A uvolněné plochy polí využívat pro produkci energetické biomasy.
vaber
20.5.2022 08:18nic se neví jaká je účinost, jak jsou chemikálie stabilní, jak působí na životní prostředí a kolik stojí
Pavel Hanzl
20.5.2022 08:44 Reaguje na vaberAle logické to je, bylo by to super i v případě, že to bude mít 50% ztrát. To samé má virtuální baterka a ještě k tomu potřebujete ouřady.
Radim Polášek
21.5.2022 17:36 Reaguje na vaberA je podezření z toxickýxh účinků.
A na celou zimu bude potřeba asi 300 - 500 kubíků, to by mohlo bý cca 500 tun.
Pavel Hanzl
20.5.2022 08:50Přes léto jim naroste v lese dřevo a v zimě s tím topí.
Jiří Svoboda
20.5.2022 12:41 Reaguje na Pavel HanzlMohl byste, prosím, trochu povýšit svou úroveň myšlení?
Pavel Hanzl
20.5.2022 16:12 Reaguje na Jiří SvobodaJiří Svoboda
21.5.2022 11:45 Reaguje na Pavel HanzlUž byste mohl přestat psát jak blbeček.
Pavel Hanzl
21.5.2022 20:37 Reaguje na Jiří SvobodaA já jsem jako příklad uvedl dřevo. Fakt je to tak složitý?
Radim Polášek
21.5.2022 21:12 Reaguje na Pavel HanzlU kyseliny borité se chemickou reakcí uloží energie - teplo do přeměny trihydrogenkyseliny borité v hydrogenkyselinu boritou. A ta se někde uloží a čeká, až se přidáním vody to uložené teplo uvolní a využije, nejspíš taky k vytápění.
Radim Polášek
21.5.2022 21:14 Reaguje na Radim Polášekpřidáním vody to uložené teplo uvolní přeměnou kyseliny hydrogenborité přijetím molekuly vody na kyselinu trihydrogenboritou.
Jiří Svoboda
22.5.2022 11:50 Reaguje na Radim PolášekProtestuji proti chápání dřeva jako paliva. To má primárně sloužit jako konstrukční materiál a topit jen skutečným, jinak nevyužitelným dřevním odpadem.
A pokud si někdo plete sluneční záření a teplo, tak by si mohl zopáknout základní školu.
Radim Polášek
22.5.2022 18:49 Reaguje na Jiří SvobodaA když budou les obhospodařovat třeba výmladkovým způsobem, tak prakticky jiné dřevo než dřevo na topení nevyprodukují.
Jiří Svoboda
24.5.2022 12:43 Reaguje na Radim PolášekRadim Polášek
24.5.2022 18:17 Reaguje na Jiří SvobodaVýmladkový les není z hlediska produkce nijak podřadný. Pokud je správně zahuštěný správnými druhy dřevin a správně ošetřovaný, může produkovat i víc biomasy na topení než klasický les, protože v takovém raném stadiu dřeviny produkují té biomasy víc. Akorát je méně kvalitní, je výrazně tenčí.
Jiří Svoboda
25.5.2022 08:50 Reaguje na Radim Polášekvaber
25.5.2022 09:28 Reaguje na Radim Polášeknicméně narostlá biomasa opravdu uchovává energii na základě chemických přeměn, bez problému tepelných ztrát a zmiňovaný akumulátor by dával smysl jedině v případě ,že bude vytvořena nějaká chemická sloučenina ,pomocí tepla, co bude mít v sobě hodně energie a uchovává ji při jakékoliv okolní teplotě ,jako každé jiné palivo tedy bez tepelných ztrát,
a opět bude možno nějakou jinou chemickou reakcí tuto energii ze sloučeniny vytáhnout, jako se postupně ze zásobníku spaluje jiné palivo ,třeba uhlí,
to je taky chemická reakce, bohužel nevratná
Jiří Svoboda
25.5.2022 15:49 Reaguje na vaberJistě je schůdná cesta Stirlingův motor - dynamo - elektrolýza. Jenže Stirlingův motor musí mít i chladič, ten tam asi není.
vaber
26.5.2022 09:01 Reaguje na Jiří Svobodav ohnisku paraboly je několik set stupňů C° ,ale obvykle se sloučeniny teplem rozkládají a ne vytvářejí ty energeticky bohaté
Jiří Svoboda
27.5.2022 13:34 Reaguje na vaberReálné je zahřát kyselinu boritou na vysokou teplotu, a páru vzniklou rozkladem nechat zkondenzovat (tak získáme nějaké teplo zpět - škoda nechat ho utéci). Pak lze teplo získat reakcí s odvodněnou kyselinou.
Ale jak moc je to efektivní, to vědí jen vědci na TU Wien.