V průlomu, který by mohl přetvořit zimní vytápění v indických studených pouštních oblastech, jako je zasněžená LEH, si vědci z Indian Institute of Technology Bombay (IIT Bombay) vyvinuli solární tepelnou baterii, která může ukládat letní teplo pro použití v tvrdých himálajských zim. Tento systém skladování tepla by mohl nabídnout čistší a dlouhodobé alternativy k naftovým topným strojům, což jsou stroje těžkými uhlíky poháněnými nákladným palivem, které musí být přepraveny přes nebezpečné zimní silnice.
V nedávné studii tým vědců: Ankush Shankar Pujari, Rudrodip Majumdar, Chandramouli Subramaniam a Sandip K. Saha navrhli s použitím stroncia bromidu v termochemickém systému, které mají za cíl a udržitelné, a to, že jsou to, že je to froz na měsíce, a na měsíce a na měsíce, a to měsíce a na měsíce, a na měsíce, a to měsíce, a to měsíce, a to měsíce a na to měsíce, a na měsíce a na to měsíce a na měsíce, a to měsíce a na to, že je to měsíce, a na to měsíce a na to měsíce a na to, že je to, a na to, že je to, a to, že je to, a to, jak se mění, a na to, že jsou to letní. Dieselové ohřívače, nákladná a znečišťující možnost.
„Energetická chudoba by neměla existovat v 21. století,“ řekl Dr. Rudrodip Majumdar, spoluautor studie, který pracoval na tomto projektu jako postdoktorand v IIT Bombay a v současné době na Národním institutu pokročilých studií (NIAS). „Viděli jsme, jak lidé chodí kilometry, aby sbírali palivové dříví. Diesel se stává jedinou zálohou, ale je to nákladné a škodlivé.“
Jak to funguje
Bromid stroncium byl předmětem mnoha studií zkoumajících termochemické skladování. Stejně jako baterie ukládá elektřinu, termochemické skladování ukládá teplo ve formě chemické energie. Bromid stroncia je vybrán pro svou vysokou energetickou hustotu, chemickou stabilitu, netoxicitu, nevýslovnost a bezpečnost životního prostředí.
Vědci vyvinuli prototyp, který nejprve používá sběratele solárního tepelného vzduchu, které využívají sluneční světlo k zahřívání vzduchu v létě. Dále se tento horký vzduch používá k zahřátí formy hydratovaného strontiového bromidu (hexahydrát). V této podobě obsahují krystaly bromidu stroncia v jejich struktuře molekuly vody. Během tohoto procesu zahřívání materiál podstoupí endotermickou dehydratační reakci, při které se tepelná energie absorbuje, což způsobuje vyhoštění molekul vody z jeho krystalové struktury. Tato reakce ukládá absorbovanou sluneční energii jako chemický potenciál ve výsledné monohydrátové soli. V zimě prochází vlhký vzduch nabitou solí a spustí zpětnou reakci nebo rehydrataci. Proces znovu zavádí molekuly vody do struktury v exotermické reakci a uvolní uložené teplo.
Majumdar uvedl, že tato technologie je udržitelným řešením v himálajských regionech, které čelí dlouhým, chladným zimním. Populace má omezený přístup k udržitelným možnostem vytápění a obvykle závisí na naftě nebo palivovém dříví. To, co dělá termochemické skladování zvláště vhodné pro tyto regiony je jeho schopnost udržet si energii během několika měsíců.
Sdílel svou osobní zkušenost, která vedla k výzkumu, řekl: „Šel jsem do treku Chopta-Tungnath-Chandrashila a zůstal v táborech. Hvězdné noci v Himalájích jsou krásné, ale noční pobyt se může stát velmi nepřátelským.
Nákladově efektivní a úspora uhlíku
Abychom pomohli komunitám, byl navržen modul schopný ukládat asi 500 kilowatthodin energie, dostatek energie na zahřátí malého himálajského domu po dobu až čtyř měsíců, uvedl tým.
Celé nastavení se skládá z jednoduché modulární jednotky navržené tak, aby se snadno přepravilo a provozovalo. Zahrnuje solární tepelné kolektory, které v létě tepelně vzduch, reaktorová komora naplněná strodní bromidovou solí a malý cirkulační systém vzduchu, který spustí dehydratační a rehydratační cykly. Komponenty reaktoru jsou umístěny v kompaktní jednotce odolné proti povětrnostním vlivům určenou pro himálajské podmínky a jsou izolovány pomocí skleněné vlny.
„Solární sběratelé jsou dobře osvědčené. Ocelové nádrže byly prováděny už roky. Jediným novým příspěvkem je stabilizace termochemického materiálu a zabalení jeho každodenního života. Tento druh dlouhodobého sezónního skladování je možné, protože energie uložená v materiálu je velmi stabilní. Postupem času se nezničí,“ dodal Dr. Majumdar.
Smotný modul také nezabírá celou místnost. Podle Sandip Kumar Saha z IIT Bombay, který vedl studii: „Každý úložný modul má zhruba velikost dvou válců LPG a navržen tak, aby byl přenosný. Mohou být v létě nabijány na himálajské městy.“
„Jakmile tento materiál nasadíte, nemusíte jej měnit. Pokud udržujete reaktor se základními opatřeními, sníží náklady na provoz a údržbu. Jedná se o velmi robustní reaktory,“ dodal Dr. Majumdar.
Tým uvedl, že již materiál testoval prostřednictvím šesti plnohodnotných cyklů nabíjení a vypouštění v laboratoři, bez degradace výkonu. Termochemické soli, jako je bromid stroncia, jsou teoreticky schopné 500 až 600 cyklů, což znamená, že každá jednotka může trvat roky.
Zatímco počáteční investice může být vyšší než ohřívače nafty, studie zjistí, že termochemické systémy jsou v průběhu času ekonomičtější – zejména ve vzdálených regionech, kde jsou ceny nafty nafouknuty v důsledku dopravních nákladů a kde dopad na životní prostředí nebo potenciální pokuty z emisí uhlíku zvyšují.
„Pokud chceme dnes vyrábět elektřinu z nafty, bude nás stát 50 GBP za jednotku (KWH). Pokud přidáme uhlíkovou trest, mohlo by to zvýšit až 78 GBP za jednotku. Pak bude termochemické řešení poloviční cenu,“ řekl pan Majumdar.
Studie vypočítala náklady na vytápění (LCOH) vyrovnané nákladů na vytápění termochemických systémů, průměrné náklady na výrobu použitelného tepla po dobu životnosti topného systému, které mají mezi 33– 51 GBP za kWh v různých himálajských městech. Díky této náklady je konkurenceschopná nebo levnější než vytápění nafty pro každodenní použití, zejména při faktoru v nákladech na přepravu paliva a environmentálních nákladů. V LEH konkrétně LCOH klesl na 31 GBP/kWh, nejnižší ze všech míst (Darjeeling, Shillong, Dehradun, Shimla, Džammú, Srinagar, Manali a Leh) studovali.
Dr. Chandramouli Subramaniam z IIT Bombay vysvětlil: „Taková řešení pro sluneční energetické energetické řešení pro zahřátí prostoru byly úspěšně testovány v drsných klimatických podmínkách pro indickou armádu při teplotách pod nulou.
Mezinárodně bylo termochemické skladování pilotováno pouze na místech, jako je Německo, s omezeným rozsáhlým adopcí. V Indii je praktické nasazení v domácnostech testováno a počáteční náklady zůstávají relativně vysoké ve srovnání s ohřívači nafty. Systém se také spoléhá na přiměřené letní sluneční světlo, aby se nabíjel sůl a dostatečnou zimní vlhkost, aby uvolnil uložené teplé – faktory, které se liší napříč himálajskými oblastmi. Vědci se přesto domnívají, že s terénními zkouškami, podporou politiky a místního zapojení se technologie může stát klíčovou součástí udržitelnější a inkluzivnější energetické budoucnosti.
