Comments 129
В холодный период батарея разряжает горячий воздух
🤔
Интересно, а в меньшую сторону это масштабируется? Для одного частного дома, к примеру?
Хотя... 500-600 градусов - это сильно пожароопасно. Но, может, можно меньше, если не надо хранить тепло месяцами?
Можно ещё сильнее отмасштабировать и спать с грелкой
Ну, за грелку, которая нагревается, а потом остаётся тёплой на протяжении нескольких месяцев (и при этом не радиоактивна) я бы довольно много готов был заплатить.
В июле выносишь на крышу, в ноябре забираешь и три холодных месяца тепло в доме. Идилия... Ещё бы и в обратную сторону (морозишь зимой, экономишь на кондеях летом).
Изначально то вопрос был Но, может, можно меньше, если не надо хранить тепло месяцами. А предложенный мной вариант масштабирования уменьшает не только размер, но и время
Теплоемкость воды больше чем у песка.
Вообще, интересно, в чем смысл выбора песка вместо воды...
в чем смысл выбора песка вместо воды...
Воду сложно нагреть выше 100 С (песок - можно)
Вода утекает, испаряется, вызывает коррозию - песок нет.
Для энергетических применений чаще подразумевают расплавы солей (см. гелиостанцию в Мали, например)
от песка и отобрать энергию и вкачать в него можно только очень медленно.
Полагаю, как раз это было одним из ключевых факторов выбора песка вместо расплавов солей и тому подобных теплоносителей. Потому что если мы хотим не суточный аккумулятор, а сезонный, нам как раз и нужна штука с очень низкой теплопроводностью, иначе она за короткий срок раздаст накопленное тепло окружающей среде.
Какая там может быть сезонность при такой ёмкости? На номинальной мощность такой аккамулятор опустошится за 80 часов.
низкосортного строительного песка
У песка невысокая теплоёмкость, впятеро ниже, чем у воды. Потому приходится на то же количество тепла нагревать его до больших температур, а потери, как известно, нелинейны…
Песок же никуда не утечёт, является теплоизолятором сам по себе и не агрессивен к материалам/оборудованию.
Вода упомянута только как эталон теплоёмкости. Расплавы солей не агрессивны, а возможность фазового перехода позволяет запасать энергии ещё больше, чем в воде.
Та же солнечная электростанция на расплаве солей в Мали имеет постоянную генерацию круглый год. Днём/летом накапливается тепло, ночью/зимой отдаётся.
Песок можно продуть воздухом, и таким образом отобрать или вкачать энергию быстро. В то же время, если не продувать - естественная конвекция воздуха в песке происходит очень медленно, и это тоже преимущество по сравнению с водой - наружные слои песка обеспечивают дополнительную естественную теплоизоляцию, в то время как для воды весь объём энергии передаётся на стенки ёмкости.
Очень дорого выйдет, нельзя масштабировать на обогрев города.
При правильной постройке и настройке, на отдачу может работать даже пассивно, за счёт тепловой конвекции и механических термостатов. Никаких вентиляторов, насосов, активаторов, электроники.
Накачка теплом ТЭНами. Если поддерживать температуру песка выше 100 градусов, то им за сотню лет ничего не будет. А поддерживать её надо, на случай внезапных холодов/долгой непогоды.
Если делать под домом - будет греть дом летом, что не есть хорошо. А вот под теплицей будет очень кстати.
Для частного дома песок, лучший(цена/надёжность/безопасность) вариант.температура 500° — мне кажется, не лучшее, что можно устроить дома.
Остальное я проигнорирую, извините, это пустые разговоры.
Для термостатирования в частных домах фазовым переходом (чтобы уменьшить диапазон температур аккумулятора тепла в процессе накопления) еще парафин применяют.
Теплоёмкость пропорциональна объёму, а теплопотери обратно пропорциональны площади поверхности. Так что чем больше рабочего тела - тем больше сохраняется тепла и медленнее охлаждается. Шар из 10000 тонн песка, возможно, сможет тепло больше года сохранять.
Про грелку, кстати, в Европе (особенно северной) тема не столь уж и потешная, потому что там где отопление в квартире не своё личное +17 круглые сутки зимой это вполне норма. У меня сестра живет на юге в пригороде Ниццы, но 2 км над уровнем моря, и у них выше +20 зимой ни у кого дома не бывает.
Интересно, а в меньшую сторону это масштабируется? Для одного частного дома, к примеру?
Всё масштабируется, но с нюансами. Больше температура - сложнее нагревать, сложнее забирать тепло, сложнее теплоизоляция, но требуется меньше обьёма.
8 МВтч энергоёмкостиВозьмём хорошо утеплённое помещение в холодном климате. На обогрев понадобится ~50Вт/м2. Таким образом, на 100 дней запаса хватит, чтобы обогреть 8000000/(100*24*50) = 66м2.
Но и заряжается она несколько месяцев, причем количество солнечный батарей и ветряков не указано. Если в теплый период с погодой не повезет, то зимой будет непросто
При расчете газового или иного отопительного котла обычно закладывают 10 кВт тепловой мощности на 100 м2. Да, скромненько получается.
Аккумулятор холода тоже издревле знаком, ледник называется. По-модному его наверно можно назвать "холодильная установка класса энергосбережения 0" или как-то так. Вообще многие вещи компенсируются капитальным строительством: хочешь большой термоаккумулятор - закладывай его при строительстве, из расчета 10 м3 воды на 100м2. Хочешь меньше топить/охлаждать? Тоже не вопрос, наращиваем толщину утеплителя, устанавливаем многокамерные стеклопакеты, ставим рекуператоры и сдвижные экраны от солнца, последним вообще около 5000 лет.
Про "греть выше 100 градусов": если ставится солнечный коллектор с вакуумными трубками с теплообменным баком, т.е. круглогодичный, то там температура воды в горячем контуре может доходить до 300. Заварить стекло и нежр и укутать трубы с баком в базальтовую термоизоляцию не сложно. Но немодно.
При масштабировании в меньшую сторону ухудшаются теплопотери из-за квадратов-кубов.
Вообще интересен прогресс в технологиях теплоизоляции, как раз недавно начал думать о том реально ли соорудить водный теплоаккумулятор который смог бы удержать тепло с середины лета до середины зимы. В продаже есть множество водяных теплоаккумуляторов ёмкостью 100-2000 литров, но они явно предназначены для спрямления пиков генерации/потребления тепла а не для долгосрочного хранения тепла.
В целом, очень интересно насколько возможна и рентабельна система с накоплением солнечного тепла летом и отоплением им зимой в наших широтах.
Видел видео на ютубе с реализованной системой теплоаккумулятора под полом теплицы. Был вырыт котлован, уложен утеплитель, потом много земли с трубами, утеплитель по бокам и сверху, а над всем этим построена теплица. Летом вентиляторы гонят туда горячий воздух, нагревая землю, зимой тепло возвращается. В итоге они говорили о приемлимых для себя результатах.
Там немного другой принцип. Земля не промерзает довольно глубоко (вечная мерзлота это около 2-3 метров). Значит закопав трубы глубже они всегда будут положительной температуры. и гоняя холодный воздух вентиляторами туда - можно его нагревать. В той же Финляндии есть геотермальные "обогреватели дома", глубина уже 30-50 метров (если не ошибаюсь), где температура еще выше. Но такие установки очень дорогие и до комнатных 22 градусов они не могут нагреть воздух
Я пару лет назад прикидочный расчёт делал. Хотел использовать ночной тариф на электроэнергию для отопления.
Песчаный аккумулятор с рабочей температурой 40-80 градусов должен иметь объём около 10 куб.м для работы суточным буфером.
На сезон для московского региона нужен бассейн с кипятком примерно размером с этот дом. На сутки хватает бака от солнечного коллектора в один кубометр примерно.
Под твердотопливную печь самое оно. Ставишь печь в 2..3 раза мощнее чем требуется и к ней теплонакопители. Загружаешь печь раз в сутки, или двое, а потом оно держит во всем доме стабильную температуру и бонусом дает горячую воду. По теплоемкости лучше использовать теплонакопителем баки с водой. Долговечнее и проще песок с щебенкой. Чем выше температура хранения, тем лучше. Но обычно оно не выше 90С, ибо теплоносителем вода, или этиленгликоль.
можно, используют разные соли, в том числе и обычную поваренную.
Вопрос лишь в том - какой у вас источник дармового тепла?
Заголовок желтоват. Это не батарея, это грелка. А ещё лучше, "Аккумулятор тепла".
У самой идеи может быть отличное будущее. Очень много мест на этой планете испытывает "температурные качели" от -30 до +30. Так и напрашивается идея "Сохранить сейчас, потратить потом".
В пустынях много песка, но это не мешает ночью температуре падать до нуля и даже ниже. Все из-за того, что песок обладает достаточно высокой теплоемкостью, но низкой теплопроводностью. Видимо из-за этого его и не используют.
>высокой теплоемкостью, но низкой теплопроводностью
Вероятнее всего это как раз и есть причина есть использования. Теплоемкость не очень большая, но очень низкая теплопроводность, в итоге если нагреть песок он не требует больших затрат на поддержание температуры, в отличии от той же воды.
Теплоемкость песка ~800Дж, у воды 4200Дж, вода выгоднее, но поддержание температуры сильно дороже из-за высокой теплопроводности и конвекции
Вообще технология больше похожа на просто разовый эксперимент без какой либо дальнейшей цели. Слишком уж много песка надо.
А в чем проблема большого количества песка? Кажется, что "низкосортный строительный песок" не стоит больших денег и основные траты это перевозка этого песка и территория для батареи (судя по фото батарея располагается на земле, а не под).
Песок дешёвый и практически не деградирует. Электричество бывает практически бесплатным (ветряки иногда отключают, когда генерация превышает потребление) если есть развитый рынок, где цена образуется динамически. Так что толк может быть, для этого и экспериментируют.
Вы правы, конечно. Но эта установка не конечный продукт. На их сайте указана емкость до 20ГВтч. И закон куба-квадрата играет им на руку. Затраты на строительство не прямо пропорциональны, да и теплоизоляция должна быть легче. Не лёгкая, конечно, с такими то амбициозными целями, но легче.
Т.е. минимум месяц-полтора без «подзарядки» протянуть можно. А если есть излишки энергии, то подзаряжать днём в часы пик.
Плотность сухого песка 1442 кг / м3.
Теплоемкость сухого песка 830 Дж/кг-град С
Таким образом в кубометре песка на перепаде 90—70 С можно накопить 830 х (90-70) х 1442 = 24*Е6 дж, что составляет 6.7 кВт
100 — тонн песка 460 кВт на перепаде в 20С (перепад взят типовой для водяного котла). Описанные в статье 500-600 С вызывают сомнения в эффективности и теплостойкости теплоизоляции. Также проблема- на выходе теплоаккумулятора перегретый пар, его надо преобразовать теплообменником в горячую воду во втором контуре с конденсацией пара для прокачки первого контура. В общем почти реактор :)
Учитывая, что на даче я зимой на ночь включаю 2 кВ нагревателей для поддержания температуры 20 С при морозе порядка -10С , кубометра песка хватит на 3.5 часа . но это для примера. Режим работы я предполагал такой: ночью (от дешевого электричества) работают обогреватели и тэны в песчаном теплоаккумуляторе. Днем я расходую тепло из аккумулятора, при необходимости подтапливаю печкой.
Может и сподоблюсь когда-нибудь на пару кубометров песка.
Проще сделать тепловой насос, который из почвы будет тепло выкачивать. Технология уже отработанная и широко распространенная
Также уже давно известные следующие технологии обогрева:
Централизованное газоснабжение
Централизованное отопление
Системы отопления на древестных пеллетах
Системы отопления на солярке
Системы отопления на газовых балонах.
ИМХО, тепловой аккамулятор из песка имеет преимущества на водяным по следующим пунктам:
Нет опасности "протечки"
Песок не "зацветёт"
Можно нагревать до температуры больше 100 С.
Снять с тепло аккумулятора нагретого больше 100 С в бытовых условиях не просто.
Поэтому видимо пока вода выигрывает, в бытовом применении.
Я например планирую куб воды в аккумулятор работающий в паре с тепловым насосом.
Снять с тепло аккумулятора нагретого больше 100 С в бытовых условиях не просто.
Думаю именно по этому в статье упоминается что отбирать тепло у песка планируют через воздух.
А вообще, этот аккамулятор очень напоминает тот, что раньше на руси ставили в каждый дом. Русская печь называется. Там тоже почти 2 куба песка и глины в качестве аккамулятора было.
Можно горячий песок поднять наверх, а потом сыпать на лопасти генератора. А из песка потом тепло выкачивать тепловым насосом, не тратясь на его перемешивание вокруг теплообменника.
Да нет, вполне реальный способ постепенного отъема накопленного тепла от песка. Высасывать песок из бункера и помаленьку продувать через теплообменник. Вариант пускать теплообменные трубы через песок - точно не годится. Во первых, у труб будет плохой охват песчаного объема, что, учитывая низкую теплопроводность песка, приведет к неравномерному отъему тепла. Во вторых, трубы будут постоянно под температурой 500 градусов, что плохо с антикоррозийной точки зрения. В третьих, нужен промежуточный теплоноситель, вода, попав в 500 градусов мгновенно испарится, вызовет температурные деформации теплообменника и еще кучу нюансов, которые надо учитывать.
Высасывать песок из бункера и помаленьку продувать через теплообменник.На высасывание и продувание вы потратите в десять раз дольше энергии, чем запасено в этом песке. Плюс стоимость этого всего с обслуживанием.
А глубина какая требуется?
Знакомый когда строил дом специально фундамент заливал большой толщины, чтобы он выступал как конденсатор тепла, для демпфирования летних и зимних скачков температуры.
Там нет перегретого пара на выходе теплоаккумулятора - там просто воздух с температурой 500..600 градусов, который через обычный трубчатый теплообменник греет воду, примерно так же, как в газовом котле.
Немного ужасает как активно мы нагреваем планету. Планету можно считать условно замкнутой системой(потери в космос невелики). Значит всё что мы нагреваем остается с нами.
Понятно, что сейчас пока мы способны лишь минимально повлиять. Но такими темпами "через 50 лет Лондон будет покрыт слоем лошадиного навоза толщиной в три метра".
Вся энергия сжигаемого топлива- солнечная энергия, аккумулированная в углеводородах. Другое дело, что аккумулировалась она миллионы лет, а высвобождается за крайнее столетие, надеюсь не последнее.
Планету можно считать условно замкнутой системой(потери в космос невелики). Значит всё что мы нагреваем остается с нами.
Потери в космос велики, иначе то огромное количество энергии, которая планета получает от солнца превратила бы нашу планету в огненный шар просто из закона сохранения энергии.
Нужно понимает, что вся используемая человечеством энергия это лишь 1% от солнечный и почти все эта энергия (кроме ядерной) получена от Солнца, а полученная от Солнца энергия рано или поздно все равно стала бы теплотой.
Вся энергия сжигаемого топлива- солнечная энергия, аккумулированная в углеводородах. Другое дело, что аккумулировалась она миллионы лет, а высвобождается за крайнее столетие, надеюсь не последнее.
Не забывайте, мы не только сжигаем, но аккумулируем энергию обратно, что бы сделать пластик или аллюминий нужно немало энергию.
Нет, тепловой баланс у Человечества не сильно нарушен, мы берем солнечную энергию (ветра, солнца, воды, углеводородов), часть тратим и повышаем температуру, часть аккумулируем в виде разных вещей (а в естественных условиях она бы повышала температуру), то на то и выходит.
Проблема изменения климата не в том что мы нагреваем планету (не особо мы ее нагреваем на самом деле), а именно в парниковых газы, которые способны изменить баланс полученной и потраченной в космос энергии.
О, я совсем не берусь оценивать изменения климата. Меня сам факт постоянного нагрева смущает.
Потери в космос велики, иначе то огромное количество энергии, которая
планета получает от солнца превратила бы нашу планету в огненный шар
просто из закона сохранения энергии.
Далеко и ходить не надо. Можно на Венеру посмотреть, у которой парниковый эффект повыше.
Нужно понимает, что вся используемая человечеством энергия это лишь 1% от солнечный
На пару порядков ошиблись)
Были времена, когда температура была намного выше современной и никакой катастрофы от этого не случилось.
Были времена, когда температура была намного выше современнойВы вот эту картинку:
Заметил. Там есть ещё одна
Hidden text
Не заметили?
И да, в Бронзовом веке в Скандинавии рос виноград и водились черепахи. Более того были периоды, когда на Северном полюсе вообще не было льда.
Заметил. Там есть ещё однаЭто «Реконструкция температур по ледникам Центральной Гренландии», что характерно, заканчивающаяся 70 лет назад.
Не заметили?
Да, тут надо обратить внимание на то, что это локальная реконструкция, а "клюшка" - глобальное среднее.
Речь не о том, где она кончается, а о том, что на графике видны колебания температуры, которая в прошлом колебалась относительно уровня 1950 года на 3-4 градуса в обе стороны. И жизнь на планете никуда не делась.
И «жизнь на планете» никуда не денется в любом случае. А вот качество жизни человеческих существ может заметно упасть, если ничего не предпринимать.
Да даже если 99% человечества вымрет, всё равно 1% останется. Вопрос только в том, достаточное ли это успокоение для того, чтобы человечеству ничего не делать и подвергнуть себя риску.
Подразумевается что эта картинка истина в последней инстанции.Это картинка непосредственно из статьи, на которую ссылался предыдущий оратор. При желании, можно найти гораздо более детализованные и авторитетные.
Были времена гораздо жарче, с гораздо более высоким содержание CO2 в атмосфере. Биоразнообразие в то время было больше на порядок.Были конечно, никто не спорит. А вот чего в то время не было — такой как сейчас скорости изменения температуры и процента СО2 (за исключением интересных ситуаций с супервулканами и астероидами). И еще не было глобальной агропромышленности, и зависящего от этой промышленности человечества. Которое в нынешнем виде может и не пережить голодную смерть скажем 20% индивидуумов, в отличие от привычных к тому динозавров.
Когда мы "боремся с глобальным потеплением" мы исходим из того, что это рукотворный процесс, что вовсе не истина в последней инстанции. "Глобальные потепления" случались и ранее, следовательно нынешнее - это не обязательно дело наших рук.
Лично я за борьбу, но в основном за борьбу с загрязнением окружающей среды.Зачем тогда вспоминать биоразнообразие в триасовом периоде?
Тем более что борьба с потеплением, в России — стране с одной из наименьших средних температур, это как борьба пчёл с мёдом.Это вполне возможно (хотя далеко не факт), но я предпочитаю не быть мудаком, радующимся чужой беде, если на ней можно немножко нажиться.
Это не борьба пчел с мёдом, в этом нет блага. Оставляя за кадром причины - за то, чтобы чаще повторялось прошлое лето, когда в питере месяца полтора шпарило за 30, никто здесь спасибо не скажет. Как и сибиряки, у которых резко континентальный от -40 до +40, тоже не оценят более долгую и экстремальную жару. То, что в России якобы комфортней станет жить при повышении средней температуры - это заблуждение. И куда валить будем, за полярный круг? А там мерзлота растает, и будут сплошные болота. Также, борьба с потеплением это вовсе никакая не борьба пчел с медом, потому что многое указывает на то, что повышение глобальной температуры влияет на частоту экстремальных явлений, в т.ч. heatwave, что, как следствие, влечет за собой увеличение смертности в городах. И более частые лесные пожары. Короче если принимать гипотезу о потеплении, то мало не покажется, потому что это не просто подкрутил термостат на +пол-градуса, и ладно. Сама динамика климата может измениться, и в этом кроется опасность.
Консенсус основан на наблюдениях за очень коротким отрезком времени. В целом, я согласен с мнением @Nbx: бороться нужно с загрязнением окружающей среды, а не только с выбросами СО2 и газовыделением коровок и овечек.
Вот все носятся с СО2, а пример пустыни показывает, что это не всегда ключевой фактор потепления. Ночью пустыня быстро охлаждается вовсе не от недостатка СО2, а из-за отсутствия влаги. И в теплице жарко не из-за стеклянной крыши, и из-за повышенной влажности: именно она держит тепло.
Было время, не так уж давно, когда температура упала на 1.5 градуса и случилось очень многое: https://youtu.be/rEnWvgSB3J8
а вы в курсе, что светимость Солнца - постоянно увеличивается?
На масштабах жизни человека - это ничтожно малая величина, но в прошлом Солнце нагревало Землю слабее, а в будущем будет это делать - гораздо сильнее чем сейчас ...
А то каждый раз когда читаешь "ужасает как активно мы нагреваем планету", так перед прямо видится "а вот при динозаврах такого не было!"
Так вот "во времена динозавров" - и солнце светило иначе.... (сарказм :) )
начит всё что мы нагреваем остается с нами.
О боже, мы что увеличили площадь планеты? Всё что прилетало в планету так и прилетает, а всё что мы нагреваем тут уже было. И планету колбасило в разные стороны от планеты снежка до ада, и всё это происходило само по себе, без участия человека, и всё так или иначе потом менялось.
Батарея хранит тепло, полученное от солнечных панелей
то есть излучение Солнца мы с каким-то не сильно идеальным КПД преобразуем в электроэнергию, чтобы потом опять хранить ее в виде тепла? При этом еще и затрачивая ресурсы сначала на изготовление солнечных батарей, а потом на их утилизацию? Выглядит, мягко скажем, не оптимальным.
Передавать электроэнергию проще, конечно. Может это играет роль.
Не факт, есть теплоаккумулирующие солнечные панели (коллекторы), часто используются, как бытовой водонагреватель в южных широтах
https://www.solarhome.ru/equipment/solar-collector
Нда, выглядит сомнительно. Почему бы не греть солнцем воду и хранить горячую её...
Собственно, в любой среднерусской крестьянской избе такой накопитель тепла можно было встретить до недавнего времени - русская печь, больше кубометра песка и глины, работает от возобновляемых углеродно-нейтральных дров.
использует в том числе и отработанное тепло от серверов данных
Что у них там, интересно, за сервера, которые греются до 500-600 градусов..
А к чему в статье про теплоаккумулятор пассаж про использование тепла от серверов? От серверов низкопотенциальное тепло, там и рядом нет 500-600 градусов. Такой аккумулятор можно прогреть только ТЭНами.
Ну и да, ёмкость и мощность этого накопителя копеечная. Но правда он и сам небольшой и дешёвый. Я так понимаю основное предназначение - хоть с какой-то пользой куда-то сливать пиковые излишки зелёного электричества в тёплое время года.
Step 2: везем горячий песок из Сахары, возвращаем холодный
Что-то странное. Что бы этот песок не грел в основном атмосферу, там должна быть очень хорошая теплоизоляция, которая не может не быть достаточно объемной. Однако, из заявленных размеров цилиндра с песком и массы самого песка вроде бы следует, что и сам песок туда еле-еле помещается, т.е. теплоизоляция, если и есть, то чисто символическая.
Тепловой насос+батарея+солнечная панель.
Возможно, на эти деньги, было бы эффективнее утеплить дом и поставить рекуператоры в вентиляцию.
Сидят, короче, фины в сауне, смотрят на раскаленные камни, тут один и говорит: «Я тут вот что подумал...»
В Финляндии заработала первая песочная батарея