Изомерное тепло
 |
|
Художник Гариф Басыров |
Каждый, имеющий загородный дом, думал, как бы его протопить зимой. А человек, осознающий свою ответственность за чистоту планеты, добавляет: как бы это сделать с помощью альтернативных источников энергии? Конечно, можно покрыть крышу солнечными батареями, подключить к ним обогреватели и так спасаться от стужи. Да вот беда, зимой в средних широтах солнца совсем мало, а летом топить не нужно — фактически, солнечные элементы работают зазря. Можно черпать тепло из глубин земли с помощью теплового насоса, но это связано с немалыми земляными работами, да и система служит не всегда надежно и электричества расходует много.
А что если попытаться поставить на крыше не электрический, а тепловой солнечный элемент, и собранную летом энергию отправлять в какой то теплоконденсатор? Некоторые мечтатели предлагают груду камней под домом: за лето ее можно хорошо нагреть, и потом всю зиму камни, остывая, станут отдавать тепло. Модификация этой идеи предполагает комнату, забитую одной-двумя тысячами пятилитровых бутылок с водой, которая запасает тепло лучше, чем камни, ввиду высокой теплоемкости. Идея неплохая, но не очень технологичная — не совсем ясно, как контролируемо накопленное тепло отбирать.
Химики из Чалмерского технологического университета (Швеция) во главе с профессором Каспером Мот-Поулсеном решили пойти навстречу таким понимающим толк в экологических рисках людям и предложили запасать солнечное тепло с помощью химической энергии («Energy and Environmental Science», 20 августа 2018 года; doi: 10.1039/C8EE01011K). В созданной ими установке циркулирует холодная жидкость, в которой растворен норборнадиен — соединение из углерода, водорода и азота. Под действием ультрафиолета оно меняет конфигурацию молекулы на обладающую большей энергией. Эта «заряженная» жидкость станет накапливаться в специальном бассейне, а при похолодании поступит в систему отопления. В нее встроен котел — труба с катализатором; он возвратит молекулу в исходный вид, тепло же пойдет на нагрев дома. Так возникнет двойная выгода — летом крыша, а значит, и весь дом, защищены от нагрева, а зимой накопленное тепло служит человеку. Исследователи рассчитывают за десять лет вывести такую систему на рынок. У способа пока есть серьезный недостаток. Плотность энергии составляет 0,6 МДж тепла на каждый килограмм, что в 40 раз меньше, чем у жидкого газа в газгольдере. Соответственно, и жидкости потребуется во столько же раз больше, чем газа, расход которого за год на обогрев дома площадью 100 м2 составляет 5–6 м3.