«Солнце в коробке»

19 января, 2019 - 19:28

Инженеры из MIT обнародовали концепт системы хранения возобновляемой энергии при помощи расплавленного кремния

Система, названная «Солнце в коробке», будет состоять из большого, сильно изолированного резервуара шириной 10 метров, изготовленного из графита и заполненного жидким кремнием, который поддерживается в жидком состоянии при «холодной» температуре почти 1900 С° .

Группа трубок, подвергшихся воздействию нагревательных элементов, затем соединяет этот холодный резервуар со вторым, «горячим» резервуаром.

Когда в систему поступает электричество от солнечных батарей, эта энергия преобразуется в тепло в нагревательных элементах. Между тем, жидкий кремний откачивается из холодного резервуара и далее нагревается, когда он проходит через ряд трубок, открытых для нагревательных элементов, и поступает в горячий резервуар, где тепловая энергия хранится при значительно более высокой температуре, около 2400 С°.

Когда требуется электричество, горячий жидкий кремний - настолько горячий, что он выдаёт яркий белый свет - прокачивается через множество трубок, которые излучают этот свет. Специализированные солнечные элементы, известные как многопереходные фотогальванические элементы, затем превращают этот свет в электричество, которое можно подавать в сеть. Теперь охлажденный кремний можно перекачивать обратно в холодный резервуар до следующего цикла хранения, эффективно используя его в качестве большой перезаряжаемой батареи.

Система потребовала бы резервуары, толстые и достаточно прочные, чтобы изолировать расплавленный до состояния жидкости кремний внутри. Генри Асегун из MIT предложил, чтобы резервуары были сделаны из нескольких кусков графита, запечатанных таким образом, чтобы предотвратить вытекание расплавленной жидкости ( на фото). В своей статье исследователи продемонстрировали, что они могут предотвратить любые утечки, привинчивая куски графита вместе с болтами из углеродного волокна и герметизируя их гибким графитом, который действует как высокотемпературный герметик.

Исследователи подсчитали, что одна система хранения на кремние может позволить небольшому городу, насчитывающему около 100 000 домов, полностью питаться от возобновляемых источников энергии.

Генри Асагун подчеркивает, что дизайн системы географически неограничен, что означает, что она может быть размещена где угодно, независимо от ландшафта местности. Это в отличие от гидроаккумулятора с насосом, - в настоящее время самая дешевая форма накопления энергии, - которая не требует мест, где могут разместиться большие водопады и плотины.

По оценкам исследователей, такая система будет гораздо более доступной, чем литий-ионные аккумуляторы, которые используются в качестве жизнеспособного, хотя и дорогого, метода хранения возобновляемой энергии.

Изобретатели также считают, что система будет стоить примерно вдвое дешевле, чем гидроаккумулирующий накопитель - самая дешевая форма накопления энергии в масштабе сети на сегодняшний день.

В прошлом году команда разработала насос, который мог противостоять такой высокой температуре и был способен перекачивать жидкий кремний через возобновляемую систему хранения. Насос обладает самой высокой температурной стойкостью за всю историю - это подвиг, отмеченный в «Книге рекордов Гиннеса».

Исследование опубликовано в журнале Energy and Environmental Science