27.01.2018
Ученый из Сибирского федерального университета (СФУ) объединил усилия со своими зарубежными коллегами, чтобы повысить эффективность теплоносителя, который в наши дни применяется на солнечных электростанциях. Журнал «Возобновляемая энергия» опубликовал на своих страницах результаты данного исследования.
Производство солнечной энергии - это область альтернативной энергетики, где радиация Солнца используется для производства энергии. Главный ее плюс заключается в том, что солнечный свет является возобновляемым источником энергии, а процесс генерации не предполагает ни отходов, ни выбросов. Но нюанс состоит в том, что солнечные модули и электростанции чрезвычайно зависимы от погоды, и нуждаются в обширных территориях.
Тем не менее, сетевые и автономные солнечные электростанции активно используются сегодня по всему миру. На таких установках солнечная энергия сосредоточена в резервуарах, заполненных органическим теплоносителем. Фактически это жидкость, которая циркулирует внутри системы и передает тепло резервуару с водой. Вода кипит и двигает турбины, которые, в свою очередь, генерируют электрическую энергию.
Многие исследователи в наши дни трудятся над тем, чтобы усовершенствовать качества теплоносителя. При этом они пытаются ускорить процесс кипения, дабы тем самым повысить производительность солнечных установок. Авторы исследования добавили наночастицы диоксида титана TiO2 (в разных концентрациях) в жидкость, состоящую из бифенила C12H10 и оксидифенила C12H10O. Ученые отмечают, что для достижения заявленной цели они должны были учесть множество параметров, включая физическую стабильность.
Это означает, что жидкость обязана сохранять в течение длительного времени свои физические свойства, а частицы в ней не должны осаждаться. Когда исследователи обнаружили оптимальный состав наножидкости, они изучили его характеристики: изобарическую теплоемкость, вязкость, плотность и коэффициент теплопередачи.
«Мы установили, что после добавления в теплоноситель наночастиц титана его свойства радикально меняются. С повышением температуры коэффициент теплоотдачи основной жидкости и частиц диоксида титана снижается, но после получения наножидкости он начал уверенно расти», - говорит Андрей Ясинский, соавтор работы, старший преподаватель кафедры цветной металлургии Школы цветных металлов и материаловедения СФУ.
В ходе своей работы ученые использовали оптическую спектроскопию для определения физической устойчивости наножидкости, и динамическое светорассеяние, для расчета оптимального размера наночастиц.
Для оценки эффективности жидкости исследователи проводили измерения показателей три раза в день, в течение 30 дней. В частности, они проверяли агрегацию частиц, т.е. их агглютинацию, приводящую к осаждению. Когда частицы находятся в осадке наножидкости, эффект от примесей уменьшается.
«Разработанная нами наножидкость сделает солнечные установки более производительными, то есть поможет им более эффективно генерировать электрическую энергию. Естественно, мы планируем внедрить ее в отраслевые процессы. Но вся работы в ходе исследования были выполнены с использованием оборудования, которое нам предоставили наши испанские коллеги-ученые. Именно поэтому дальнейший ход исследования будет зависеть от них. Я не могу не упомянуть о вкладе профессора Хавьера Наваса из Университета Кадиса. Идея данного исследования была его», - добавил исследователь Андрей Ясинский.