Ultimul hype in materie de energie regenerabilă e dat de o descoperire a unor suedeji de la universitatea din Gotheborg.
Simplist, solutia lor e de felul urmator. Ai un lichid care se incalzeste de la soare si stocheaza energie termica dupa care extragi energia termica din el si iti incalzesti casa.
Simplu, nu? Pai, asta poti obtine si cu apa. Da, dar sunt cateva inconveniente.
- Apa tinde sa cedeze caldura mediului inconjurator si orice material izolator ai folosi, pana la urma ea se raceste si nu poate fi folosita eficient economic mai mult decat un ciclu zilnic. Adica poti maxim sa iti incalezesti casa seara cu energia captata ziua, daca ai un rezervor destul de mare.
- Densitatea energetica. Energia stocata in apa e limitata de caldura calorica a apei si de diferenta de temperatura maxima utila. Calculasem eu candva o energie de cca 52 kwh/ 1000 l stocabili in apa la o diferenta de temperatura de 45 de grade Celsius ( vorbesc de dt utila – adica daca ai in mediul pe care il vrei incalzit 25 de grade si folosesti apa de 70 C, cam pe acolo iesi. Poti sa urci apa aia in teorie pana pe la 100-105 C (in conditii de presurizare si doar vara, altfel apar pierderi de izolatie) si ai putea, cu o pompa de caldura sa zic sa maximizezi dt ala la 90 de grade si sa poti stoca in felul ala dublul caldurii, circa 100kwh/ 1000l, adica cca 100wh/kg (aprox 1 l).
Care e motivul pentru care solutia lor e mai smechera. Folosesc o hidrocarbura numita norbornadiena si nu stocheaza caldura in entropie, adica agitatie termica, adica temperatura in mod comun, ca asta se izânește repede, știm.
Substanta asta se expune la lumina solara, pentru a declansa o reactie fotochimica, fotomerizare ii spune, care transforma norbornadiena in izomerul ei quadricyclan . De ce e asta interesant?
Pentru ca, una la mana, cand schimbi legaturile covalente ale unei substanțe energia luminoasa absorbita ( hν) se pastreaza in forma substantei modificate, nu printr-o crestere a temperaturii, nu in agitatie termica. De ce e asta important? Energia castigata nu se pierde in procese termodinamice, ci depinde, in mare, de stabilitatea / reactivitatea substantei generate.
Quadricyclanul e stabil pana pe la 400 de grade Celsius, iar izomerizarea e reversibila, natural, la temperaturi scazute, sau stimulat, in prezenta unui catalizator. Avantajul e ca energia e conservabila, se lauda ei ( pag.12770), pana pe la 18 ani. Asta-i mai mult decat in orice alta baterie conventionala.
Un alt avantaj e ca reversul izomerizarii catalitice produce ridicarea temperaturii in masa de substanta cu pana la 63 grade Celsius, deci e o reactie puternic exoterma. Zic ei ca densitatea de energie stocata intr-un kg de substanta este de 250wh/kg, mai mare decat a bateriilor cu litiu, semnificativ mai mare decat e fezabil sa stochezi in apa chiar si daca nu ai avea pierderi.
Practic oriunde te uiti, vezi numai avantaje, conform studiilor, care minimizeaza totusi niste provocari.
Ei zic ca transformarile sunt repetitive, fara degradarea substantelor.
Una la mana este temperatura de conversie. Se calculeaza ca daca lichidul este la 20 de grade, prin generarerea de caldura se poate ajunge usor la 83C, temperatura cu care poti sa faci multe.
Dar, daca cumva ai ceea ce se numeste hotspots si temperatura atinge local maxime de peste 100 chiar si 200 de grade ( ca e posibil), quadriciclanul intra in descopunere termica, cu cat creste temperatura cu atat mai tare si are nevoie de alte conditii speciale pentru a evita asta.
Norbornadiena, compusul de baza, se poate obtine pornind de la o reactie dienofila de tip Diels Alder ( adica ai o diena conjugata si o alchena din care faci un derivat de ciclohexan ( hexagonul ala din chimia organica, care semnifica molecula de benzen)), in cazul asta e vorba de ciclopentadiena si acetilena( gaz de carbid). Din cauza valorilor negative atat a entalpiei, cat si a entropiei, rezulta ca reactia Diels Alder poate retrograda in conditii de temperatura usor crescuta. Adica, norbornadiena ( indiferent cum e obtinuta) se poate degrada in precursorii mentionati anterior.
Ceea ce inseamna ca conditiile procesului astuia au nevoie sa fie controlate intrucatva.
2. Energia de fotomerizare. Studiile anterioare aratau ca lungimea de unda pe care trebuie sa o aiba lumina pentru a activa reactia trebuie sa fie in jurul sau mai mica decat 300nm , observandu-se o reactivitate slaba la lungimi de unda mai mari. Ca referinta, cam asta este spectrul lungimilor de unda ale radiatiei solare ( care ajunge pe Pamant).
Ce e sub 400nm iese din spectrul vizibil . Ce ar avea nevoie lichidul asta intra in benzile UVB, UVC, care momentan sunt destul de bine ecranate in atmosfera si nu prea ajung pe pamant. Cand ajung ne fute cancerul de ne gasesc dracii.
Nenii astia in studiul lor ( 12768, 12769) zic ca au reusit ei crearea unui sistem MOST care functioneaza si cu lumina de 500nm care e abundenta in spectrul receptionat pe Pamant. Din ce citesc, nu-s la nivelul la care sa-i cred sau nu, ca detaliile sunt prea fine, dar si daca ii cred, e destul de complicat ce zic ei acolo, nu-i la modul, aruncam un brat de furtune pe casa si facem apa calda.
Multam pt lectia de chimie, dar daca bagam posirca aia in loc de apa din calorifere si o incalzim tot la centrala pe gaz tine mai mult timp caldura decat apa?
La bloc in 30 minute max dupa ce inchizi centrala caloriferele sunt ca inainte sa-i dai drumul. Asa…daca s-ar gasi ceva care sa-o incalzesti o ora doua si sa ramana calda…vreo 6-8…………
ermm, aia tine de inertia termica a chestiei care stocheaza caldura (in cazul de fata caloriferele).
Pune 10 cm de sapa si incalzeste-o, sa vezi inertie.. atat la incalzit cat si la racit 🙂
Sulfat de sodiu decahidrat. Schimba faza la doar 32 de grade. Il topesti cu apa calda, incalzesti la 32 apa din sistemul de incalzire. E cam jos pentru majoritatea sistemelor uzuale, din pacate. Energia de shimbare de faza e pe la 100 kW/mc, la care adaugi cat inmagazineaza cand il incalzesti.
Upon futher research, thiosulfat de sofdiu pentahidrat, sprox aceleasi caracteristici, aproape dublu ca pret dar schimba faza la 48 de grade.
0040: Nu poți încălzi norbornadiena pe gaz. Adică poți, dar nu înmagazinează energia aia , că nu se transforma in cuadricivlan așa, ci doar prin injectarea de fotoni cu o anumită energie ( din spectrul UV) Caloriferele se răcesc când nu mai circula apa calda prin ele că asta sunt proiectate să facă: Să disipeze căldura în mediul ambiant. Oțelul are căldura specifică cam de 10 ori mai mică decât apa. (J/kg *°K) și o conductivitate termică crescută. Ceea ce înseamnă că poate prelua rapid căldura din apă și tot rapid o transferă mediului. Dacă te gândești la cât de… Read more »
Caldura de schimbare de faza e la fel in ambele sensuri. Consumi 100kW de caldura sa il topesti, cedeaza 100 kW la solidificare. Pot aparea probleme de super-racire si sa solidifice la brusc la temp mai joase. Da nu e ideea sa il folosesti pe post de agent de incazire/racire. Doar ca stocare de caldura, intr-un boiler, de ex. Il incalzesti-topesti-incalzesti ami departe cu centrala pe lemne/panouri solare/gaz/semineu pe lemne/whatever si ai caldura stocata. Nu prea are cu ce sa reactioneze la temperaturile alea (gen cu cupru) si de descompus se descompune la 300 de grade, ai marja mare de… Read more »
Am pus un reply da cred ca e in gura neagra a spam-ului, pe motiv de link-uri.
1. Stiu ca, principial, caldura latenta se conserva si in momentul tranzitiei inverse de faza se recupereaza. Ce spuneam e ca procesul asta nu e chiar asa usor cum pare in teorie, am citit studiul lui Sharma si mai are inca unul din ’85 cu cinetica transformarilor de faza in dezhidratarea tiosulfatului – adica partea care ne intereseaza pe noi. Interesanta e cu energia redusa de activare, la tranzitia aia de faza, da. Totusi tranzitia de faza nu se realizeaza omogen, se intampla, asa cum a observat si nenea asta, si altii, in volume mari, degradarea materialului, anume precipitarea unor… Read more »
Ca sa evitam partea de corroziune merge cu NaOH.H2O (stiu, sounds stupid). Da nu se descompune. Trebuie ferita de aer sa nu se transforme in carbonat si cam aia e. Nu ai ce cauta cu PET, PVC, etc pe unde ai soda, dar boilerul e metalic oricum. Soda caustica, din ce zic aia de mai sus, nu e coroziva pentru otel in solutie apoasa (ceea ce era de asteptat). Oricum ei dau datele pentru solutii, unde ai apa in care sa ionizeze totul. Si deshidratarea e mai sus ca temperatura, deci nu ai mari probleme nici acolo. Pentru peace of… Read more »