Аквариум на Аляске обогревается при помощи углекислого газа и океанской воды

    image
    Аквариум и центр изучения морской жизни на Аляске

    Аквариум и центр изучения морской жизни на Аляске (Alaska SeaLife Center, ASLC) ввёл в строй систему обогрева, использующую морскую воду и углекислый газ. Теперь эта система обеспечивает 98% всех тепловых потребностей Центра. Новая система, обогревающая 11000 кв.м. аквариума, позволит сэкономить порядка $15000 в месяц, и уменьшить выбросы парниковых газов на 600 тыс.кг. ежегодно, по сравнению с отопителями на ископаемом топливе.

    Система была разработана Энди Бейкером [Andy Baker], основателем консалтинговой фирмы YourCleanEnergy. Она забирает океанскую воду залива Воскресения, и подогревает смесь гликоля и воды. Нагретый гликоль взаимодействует с жидким углекислым газом, после чего последний закипает. Пар CO2 сжимается при давлении в 130 атм., в результате чего его температура поднимается. Горячий пар нагревает воду, циркулирующую по обогревательным контурам.

    Бейкер пояснил, что уникальность системы состоит в использовании теплонасосов транскритического цикла. В результате вместо выбросов углекислого газа в атмосферу, он используется для работы системы.

    Углекислый газ уже давно используется в качестве хладагента – стоит вспомнить «сухой лёд», применяющийся для хранения и транспортировки замороженных продуктов. Жидкий углекислый газ, проходящий под номенклатурным номером R744, набирает популярность в связи с тем, что использующиеся в данный момент вещества-хладагенты небезопасны для экологии.

    Его использование стало возможным благодаря разработке технологий производства высокопрочных материалов, поскольку для работы систем на CO2 требуются давления до 130 атм. Нетоксичность, невоспламеняемость и отсутствие вредного действия на озоновый слой углекислого газа могут привести к тому, что он заменит современные хладагенты в установках промышленного охлаждения, автомобилях и водонагревателях.

    Центр изучения морской жизни на Аляске – общественный аквариум и центр реабилитации морских млекопитающих, открывшийся в заливе Воскресения в 1998 году. Утверждается, что это единственный в мире центр, посвящённый исключительно изучению окружающей среды северных морей.
    Поддержать автора
    Поделиться публикацией

    Комментарии 21

      +3
      Получается это обычный тепловой насос, только хладагентом выступает СО2?
      1. Однако не для бытового использования 130атм. при повреждении кондиционера это просто бомба!
      2. На сколько меньше эффективность такого хладагента? или больше эффективность?
      3. Что-то в статье было про этиленгликоль разбавленный водой… тоже экологично?
        0
        1) по этому и пишут — промышленные системы, думаю все идет к домашнему использованию, просто объемы будут недостаточные для серьезной угрозы взрыва.
        2) Эффективность хладагента должна быть неплохой в данном случае, просто такое давление 130 атм не всякий компрессор обеспечит. Для дома думаю пока дороговато с СО2 пока баловаться. Есть масса более неприхотливых хладагентов, лидер на рынке Dupont, выпускает их под разные давления и компрессоры.
        3) это достаточно распространенный антифриз, не думаю что есть какие-либо проблемы с ним до тех пор пока вся теплообменная жидкость не выльется в море, а учитывая что там замкнутый цикл — это крайне маловероятный сценарий.
          0
          По-идее при прочих равных эффективность должна быть выше, т.к. у подобных тепловых машин чем выше перепад давления между нагревателем и холодильником, тем выше эффективность. Тут давление в несколько раз выше чем для обычных хладогентов. Но все зависит от того насколько хороший компрессор для таких высоких давлений удалось сделать.

          Как минимум это позволяет увеличить разницу температур холодильника и нагревателя. Если для обычных тепловых насосов это максимум 30-40 градусов после чего идет критическое падение эффективности, то для машин на СО2 можно больше 100 градусов разницы получать, т.е. например используя ледяную морскую воду зимой в качестве источника тепла получать на выходе почти кипяток при необходимости.
          0
          3. В каждой машине используется такой раствор — это основа антифриза. От использования на ещё одном пром. объекте вряд-ли будет сколько-то заметны эффект на этом фоне.
            0
            Из английской вики:
            >In automobile air conditioning, in more than 90% of all driving conditions for latitudes higher than 50°, carbon dioxide (industry nomenclature R744 or R-744) operates more efficiently than systems using R134a.
            Т.е. первосходит хладогент R134a в автомобильных системах кондиционирования в северных широтах. От широты, я так понимаю, в итоге зависит температура воздуха, а от температуры воздуха зависит давление конденсации.
            Если сравнивать удельную теплоту парообразования, то для CO2 276.8 кДж/кг (при –16.7 °C)
            Для сравнения при атмосферном давлении:
            R134a — 217,1 кДж/кг
            R12 — 162 кДж/кг
            Аммиак — 1 370 кДж/кг
            Вода — 2260 кДж/кг
            Чем выше удельная теплота парообразования — тем эффективнее хладогент в парокомпрессионном цикле. Одни килограм хладогента способен больше поглатить тепла в испарителе и отдать в конденсаторе, что влияет на размеры этих теплообменников.

            Этиленгликоль разбавляют водой (или добавляют в воду этиленгликоль) чтобы понизить температуру замерзания воды. Широко применяется в систаемах холодоснабжения и отопления. Штука, конечно, ядовитая, но если не употреблять внутрь, не дышать парами, не брызгать на слизистую, то ночего старшного не случится. Достаточно следить за системой чтобы не допустить утечек.
              0
              >In automobile air conditioning, in more than 90% of all driving conditions for latitudes higher than 50°, carbon dioxide (industry nomenclature R744 or R-744) operates more efficiently than systems using R134a.

              оставшиеся 10% времени — это когда включен кондиционер :)
              –1
              Ага. Вечный двигатель. Сначала океанической водой нагрели. Потом ею же можно и охладить. На разнице температур можно вырабатывать вечную электроэнергию. Массовое прогуливание физики в средней школе…
                +2
                Гуглите «тепловой насос».
                >КПД теплового насоса приводит многих в замешательство, так как если выполнить «очевидный расчет», то он принципиально больше 1, однако работа теплового насоса полностью подчиняется закону сохранения энергии. То есть если считать тепловой насос «черным ящиком», то действительно, устройство потребляет энергии меньше, чем производит тепла, что принципиально.

                >Однако, подобные расчеты просто неправильны и не учитывают источник энергии, кроме потребляемого электричества. Таким источником обычно является теплый воздух или вода, нагретые Солнцем или геотермальными процессами. Электроэнергия в устройстве не тратится непосредственно на нагрев, а тратится на «концентрацию» энергии источника низкопотенциального тепла, как правило обеспечивая энергией работу компрессора. Т.е тепловой насос имеет два источника энергии — электричество и источник низкопотенциального тепла, а расчеты не учитывают второй источник, и получаются значения больше единицы.
                  –1
                  Вы переключили тему с принципиальной возможности на КПД. Любому тепловому насосу для передачи 100 джоулей тепла от более холодного предмета к более горячему нужно затратить как минимум 100 джоулей тепла. И никак иначе. Иначе тепловой вечный двигатель. Именно поэтому никак нельзя ничего обогревать океанической водой. Массовое прогуливание физики в школе нельзя компенсировать массовыми словесными упражениями никак…
                    +1
                    Посещение уроков физики, если не понимать что там объясняют ума тоже не прибавляет. Идите перечитывать статьи по тепловым машинам и тепловым насосом в частности.
                      –1
                      Никакие выпады с отсылками на статьи, которые прогуливающие не понимают (и в которые наивно верят в надежде компенсировать прогулянное школьное образование), никак не отменят запрет на вечные двигатели, которые описываются в статье. Никакие тепловые насосы не в состоянии перекачивать тепло от холодных тел к горячим без подвода энергии. И на каждые 100 джоулей перекачанной тепловой энергии от холодного тела к горячему потратится 100 джоулей и больше работы. Нельзя обогревать что либо ни холодной морской водой ни холодным углекислым газом не подводя энергии.
                        0
                        Вот же глупость непроходимая вместе с отрицанием объективной реальности в виде банальных холодильников и кондиционеров.
                        Вечные двигатели тебе тут только мерещатся. Марш перечитывать хотя бы школьные учебники по физике раздел термодинамики и идеальной тепловой машины, которые видимо были усвоены по принципу «смотрим в книгу, видим фигу». Если уж онлайн статьи не устраивают.

                        Впрочем из-за упертости ничего перечитывать не пойдешь, поэтому поэтому последняя подсказка:
                        тепловой насос это просто обратное применение тепловой машины. И те же самые законы термодинамики дающие запрет на «вечные двигатели 2го рода», на которые пытаешься ссылаться не понимая их и которые говорят что на единицу перетекающей энергии между нагревателем и холодильником полезная работа тепловой машины (извлеченная энергия) всегда меньше 1 единицы и чем меньше разница температур, тем хуже это соотношение и позволяют создавать эффективные тепловые насосы. Которые на каждую единицу работы(использованной энергии) тепловой машины работающей в обратном режиме позволяют перекачивать от холодильника обратно к нагревателю гораздо больше 1 единицы энергии.

                        Или если еще проще и примитивнее: максимальная эффективность идеального теплового насоса(теоретическое ограничение) это обратная величина от КПД идеальной тепловой машины в аналогичных условиях. Если например для заданных температур макс КПД = 20%, значит максимальная эффективность теплового насоса в аналогичных условиях может достигать 1к5.
                      +2
                      Никто не говорит что энергия взялась из ниоткуда, и передача тепла от более холодного тела к более горячему НАПРЯМУЮ невозможна, да. Но есть такая хитрость — при изменении давления меняется температура кипения/испарения, так, например, в холодильнике у вас именно так образуется отрицательная температура. А соотношение полученной энергии от низкотемпературного теплоносителя(в данном случае морской воды) к затраченной на извлечение называют не кпд, а COP(англ. COP — сокр. от coefficient of performance). В Вики очень доступно описано.
                        –1
                        Уже значительно лучше, но все равно не очень. Изменяя давление мы затрачиваем энергию. Влияя на агрегатное состояние вещества мы затрачиваем энергию. Чудес (которые описаны в статье) все равно не бывает. Никакое Вики не отменит запрет на вечные двигатели. Никакой COP (англ. COP — сокр. от coefficient of performance) не отменит запрет на вечный двигатель. Нельзя обогревать что либо ни холодной морской водой ни холодным углекислым газом не подводя энергии.
                          +1
                          >Чудес (которые описаны в статье) все равно не бывает.
                          Вот ведь упроный человек. Тепловые насосы, вроде описанного в статье, уже 150 лет как работают, а он все равно не верит.
                          Одно дело перекачать тепловую энергию от одного тела к другому, и другое перевести ее в механическую работу.
                            –1
                            Никто не спорит про тепловые насосы! Вопросы в арифметике и балансе, на который все плюют. Никакие тепловые насосы не в состоянии перекачивать тепло от холодных тел к горячим без подвода энергии. И на каждые 100 джоулей перекачанной тепловой энергии от холодного тела к горячему потратится 100 джоулей и больше работы. Нельзя обогревать что либо ни холодной морской водой ни холодным углекислым газом не подводя энергии.
                              +1
                              >>И на каждые 100 джоулей перекачанной тепловой энергии от холодного тела к горячему потратится 100 джоулей и больше работы.

                              Вы очень сильно ошибаетесь, в зависимости от многих факторов(теплоемкости испаряемой жидкости, качества теплообменников, разности температур теплоносящих жидкостей и прочих факторов) на 1 Квт затраченной на перекачку и конденсацию фреона(ну, на самом деле не только фреона, а любой специально подобранной субстанции, как в статье например — углекислый газ) можно получить до 8-10 Квт тепловой энергии. Т.е. COP = 8. Понимаю что человеку несведущему в теме фишка кажется вечным двигателем, однако ознакомившись с принципом работы холодильных машин и тепловых насосов (а так же барометрическим разделом физики за 6 класс) Вы убедитесь, что такое вполне обыденное и простое устройство работает на ура — у Вас дома(холодильник, кондиционер), и тут энергия НЕ ПОЯВЛЯЕТСЯ НИОТКУДА, она берется из окружающей среды. Наример, на входе в тепловой насос морская вода имеет температуру ~10 по цельсию, на выходе(после того как ее энергия была потрачена на испарение углекислого газа) вода будет уже где-то градусов 5.
                          0
                          Причем для таких небольших перепадов температур как в обсуждаемом примере (подогрев воды для бассейна от морской воды) теоретически СОP может достигать порядка 8-10 единиц.
                          На практике правда скромнее в районе 4-6 возможно достичь пока. Но все-равно огромная экономия в 4-6 раз меньшим расходом энергии относительно простого прямого нагрева.
                    0
                    3. Океанская вода подогревает смесь гликоля и воды.
                    Не смешивается с гликолем, а подогревает смесь, циркулирующую в системе.
                      0
                      Так понятно, но фреон же тоже циркулирует в замкнутой системе, однако его считают опасным.
                        0
                        Фреон гораздо более текуч, чем водяные растворы. Соответственно риск попадания во внешнюю среду выше. Этиленгликоль ядовит, но мало летуч, причиняет вред только при длительном вдыхании паров и при употреблении внутрь в жидком виде, а при разливе останется там, куда вытек. Фреон же рассеивается в атмосфере и изъять его, как разлившуюся жидкость, будет невозможно. Всё это позволяет говорить, что этиленгликоль по сравнению с фреоном представляет меньшую опасность для окружающей среды в целом.

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                    Самое читаемое