Zamislite da hlađenje zgrada funkcioniše isto kao kada led rashlađuje vaše piće tokom vrelih letnjih dana - jednostavno, efikasno i pouzdano. Iako ova ideja možda zvuči previše jednostavno da bi bila rešenje za savremene energetske izazove, upravo ona stoji iza tehnologije poznate kao "ledene baterije", odnosno termalni sistemi za skladištenje energije.
Foto: Texas A&M University
Istraživači sa Univerziteta Texas A&M, koje predvodi dr Patrick Shamberger, istražuju kako da ovu tehnologiju učine još efikasnijom, dugovečnijom i pogodnijom za široku primenu u savremenoj gradnji.
Kako funkcionišu "ledene baterije"?
Sistem funkcioniše po principu stvaranja leda (ili drugih rashladnih materijala) tokom noći kada je potrošnja struje manja, a cene povoljnije. Tokom dana uskladištena hladnoća se koristi za hlađenje prostora, čime se smanjuje potreba za korišćenjem klima uređaja i rasterećuje elektroenergetski sistem u periodima najveće potrošnje.
Oglas
Iako koncept nije nov, ovo istraživanje fokusira se na unapređenje materijala unutar sistema, kako bi oni postali otporniji, stabilniji i efikasniji u dužem vremenskom periodu.
U praksi, ovi sistemi mogu svake noći zamrznuti do 227 tona leda koji se zatim koristi za dnevno hlađenje zgrada. Ovo ne samo da smanjuje troškove energije, već ima i značajan doprinos održivosti energetskog sistema.
Usmereni ka poboljšanju materijala
Dr Shamberger i njegov tim fokusirani su na hidrate soli (so koja u svojoj kristalnoj strukturi sadrži molekule vode) i slična jedinjenja. Cilj je razviti materijale koji mogu efikasno da skladište i oslobađaju toplotu na temperaturama optimalnim za rad sa postojećim HVAC sistemima, posebno onima koji koriste toplotne pumpe.
Poseban izazov predstavlja pojava poznata kao "faza segregacije", kada se materijali tokom višekratnog korišćenja odvajaju na tečne i čvrste delove različite gustine i sastava.
Ova pojava značajno utiče na efikasnost sistema. Zbog toga se istraživanje fokusira na termodinamiku ovih materijala, sa ciljem da se pronađu stabilne formule koje mogu bez problema prolaziti kroz stotine ciklusa zamrzavanja i otapanja.
Prilagodljivost različitim sistemima
Jedan od glavnih ciljeva je razvijanje materijala koji mogu precizno da se prilagode različitim sistemima grejanja i hlađenja, kako bi integracija sa postojećim instalacijama bila što jednostavnija.
S obzirom na sve veću upotrebu obnovljivih izvora energije kao što su sunce i vetar - čiji učinak varira tokom dana - tehnologije koje omogućavaju odlaganje potrošnje energije postaju sve značajnije. Na taj način, zgrade postaju aktivni učesnici u očuvanju stabilnosti elektroenergetskog sistema.
Hlađenje bez dodatnih elektrana
U kontekstu energetske tranzicije, dr Shamberger podvlači važnost traženja rešenja koja ne zahtevaju izgradnju novih elektrana. Takvi poduhvati, kako navodi, predstavljaju ogromne troškove, koji bi se preneli na krajnje korisnike kroz povećanje cena električne energije.
Umesto toga, rešenje vidi u pametnom upravljanju postojećim resursima - gde "ledene baterije" imaju značajan potencijal. Njihova sposobnost da skladište hladnoću kada je struja jeftinija i koriste je kada je potražnja veća, predstavlja logičan korak ka optimizaciji potrošnje i stabilizaciji mreže.
Već danas postoje primeri implementacije ovog sistema - jedna od poznatijih je zgrada Eleven Madison u Njujorku, visoka 30 spratova, koja koristi ovu tehnologiju kao deo svog sistema hlađenja.
"Ledene baterije" predstavljaju spoj jednostavne ideje i napredne nauke, sa velikim potencijalom u energetski efikasnoj gradnji. Uz odgovarajuće materijale i sistemsku integraciju, ovi sistemi mogu značajno doprineti smanjenju potrošnje energije, troškova održavanja i ukupne emisije štetnih gasova.
Članak o ovom istraživanju objavljen je u časopisu The Journal of Physical Chemistry C.
