Современные технологии термохимического накопления энергии открывают новые возможности для отопления помещений. Исследования, проведённые учёными из Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) при поддержке Лоуренсской лаборатории в Беркли и компании NETenergy LLC, показали, что термохимические материалы (ТХМ) могут значительно повысить энергоэффективность систем отопления, особенно в регионах с влажным климатом.
Принцип действия ТХМ заключается в использовании реакций гидратации и дегидратации. Когда соль взаимодействует с водяным паром, выделяется тепло, которое может быть использовано для обогрева помещений. Для "зарядки" этого материала (дегидратации) требуется дополнительное тепло, например, от теплового насоса. Таким образом, система аккумулирует энергию в периоды низкого спроса или дешёвой электроэнергии и использует её позже.
Однако успешное применение этой технологии зависит от грамотной интеграции реактора ТХМ в систему отопления и вентиляции здания. Ключевую роль играет источник водяного пара, который может поступать либо из окружающего воздуха (открытая система), либо из отдельного резервуара с жидкой водой (закрытая система).
Открытые системы проще в реализации, так как используют пар из окружающего воздуха. Однако зимой, особенно в холодных и сухих регионах, содержание влаги в воздухе недостаточно для эффективной работы. Кроме того, забор воздуха из помещений может снижать уровень влажности до дискомфортного для жильцов уровня.
Закрытые системы решают проблему зависимости от окружающей влажности, так как водяной пар генерируется внутри изолированной камеры. Но такие системы более сложны в конструкции и требуют дополнительных исследований для оптимизации.
Учёным удалось разработать конфигурацию, которая минимизирует недостатки открытых систем. Вместо забора влаги из окружающей среды используется теплый воздух, выходящий из здания. Этот воздух проходит через реактор, где выделяется тепло, а затем, с помощью теплообменника, нагревается свежий вентиляционный воздух. Такой подход не только предотвращает пересушивание воздуха в помещении, но и обеспечивает стабильную работу системы.
Недавнее моделирование ТХМ, подкреплённое экспериментальными данными, показало, что наиболее эффективно технология работает в регионах с высокой влажностью. В холодных и сухих условиях эффективность снижается из-за недостатка влаги.
Технология также имеет экономические преимущества. По расчётам, уровень затрат на хранение энергии для ТХМ составляет менее 10 центов за киловатт-час. При этом стоимость внедрения системы уменьшается с увеличением площади здания, что делает её особенно выгодной для крупных объектов, таких как офисные здания или больницы.
Для широкого внедрения технологии потребуется решить несколько задач, включая снижение затрат на производство и установку реакторов, а также оптимизацию их интеграции в существующие системы. Дополнительно исследуются закрытые циклы, которые избавляют систему от зависимости от внешней влажности, но требуют решения других технических вопросов.
Термохимические системы отопления представляют собой шаг вперёд в области энергосбережения и снижения углеродного следа. Их внедрение может не только сократить расходы на электроэнергию, но и поддержать глобальные усилия по декарбонизации.
