В США уже более десяти лет работают компании, которые предлагают «аккумуляторы» на основе льда для установки в кондиционеры воздуха. Несколько таких компаний были представлены на конференции Energy Storage North America, пишет Forbes.
Всё генаильное просто. В ночное время, когда электроэнергии в избытке и она продаётся по сниженным тарифам, кондиционер замораживает воду, то есть переходит в режим холодильника. В дневное время он потребляет в несколько раз меньше энергии, работая как вентилятор. Энергопрожорливый компрессор на это время отключается.
Один из производителей таких систем Ice Energy присутствует на рынке уже 12 лет. На иллюстрации вверху показана конструкция модуля Ice Bear этой фирмы. Время автономной работы каждого модуля зависит от пиковой мощности кондиционера. Например, типичная мощность крышного кондиционера RTU (rooftop unit) — 7 кВт. Один модуль Ice Bear обычно подключается к одному или двум RTU. В случае подключения одного RTU массы льда хватает для охлаждения помещения при отключенном компрессоре в течение шести часов, при двух RTU, соответственно, льда хватает на три часа.
Кондиционер переходит на использование льда в периоды пиковой нагрузки на электросеть. Например, в Калифорнии из-за повсеместного использования солнечных батарей пиковая нагрузка на электросеть сместилась с полудня на послеобеденный период. Соответственно, и модули Ice Bear перепрограммировали, так что теперь они «разряжаются» в два интервала: первый с утра, когда солнечные панели ещё не вышли на полную мощность, а второй интервал — ближе к вечеру, когда генерация с солнечных панелей начинает падать. В принципе, нет никаких технических сложностей добавить «ума» этим модулям, чтобы они реагировали на характеристики электросети в реальном режиме времени, включаясь и выключаясь в автоматическом режиме.
Преимущества льда как энергоносителя очевидны. Это практически вечный материал, он не деградирует как электролит аккумуляторов, не токсичен.
Год назад Ice Energy получила контракт от энергокомпании Southern California Edison на установку ледяных «аккумуляторов» почти на 26 МВт в округе Orange County в Южной Калифорнии: это 1800 модулей Ice Bear для 3600 крышных кондиционеров. Модули вступят в строй в середине 2016 года и будут работать 20 лет без замены энергоносителей. Этот заказ выводит Ice Energy на новый уровень, а хранение электроэнергии в виде льда станет более привычной технологией. Все увидят, что в кондиционерах можно заменить электрические аккумуляторы на ледяные, и это даёт огромные преимущества.
Комментарии (21)
vkupriyanov
28.10.2015 19:23мутноватые преимущества при очевидном недостатке — вода при переходе в лед меняет объем. Значит теплообмен можно организовать только по поверхности как у них и показано на сайте.
Другой минус. Если они используют чистую воду, то теплоемкость такой воды в 1,4 меньше, чем у 20% рассола — 2,2 против 3,06 http://www.vactekh-holod.ru/usefull_heatCapasity.shtml. Значит установка одинаковой мощности пропорционально больше, что повлечет за собой расходы, например, по теплоизоляции.
Firz
28.10.2015 20:50Посмотрел по Вашей ссылке, даже там указана удельная теплоемкость чистой воды как ~4.2 кДж/(кг·К) и теплоемкость соленой соответственно ниже чистой (для 6% солей указано 3,78 кДж/(кг·К)), т.к. удельная теплоемкость солей, которые в ней растворены, ниже удельной теплоемкости самой воды.
Firz
28.10.2015 21:06+2p.s. Но тут гораздо больше дает фазовый переход из льда в воду. (Удельная теплота плавления льда 332,4 кДж/кг)
darkfrei
28.10.2015 23:37-1Удельная теплота плавления льда 332,4 кДж/кг
А обратно? Фазовый переход дожен сделать огромный отступ между этими значениями.Firz
29.10.2015 21:01Не понял Ваш вопрос.
darkfrei
29.10.2015 21:25Энергетическая разница между льдом -1 градус и водой +1 градус гораздо больше чем 2 каллории на грамм.
Firz
29.10.2015 22:10Я так и не понял Ваш предыдущий вопрос, но отвечу на текущий комментарий:
Давайте посчитаем.
Для нагрева 1 грамма льда с -1 до 0 нужно 2.060 Дж
Для фазового перехода 1 грамма льда в 1 грамм воды нужно 332.4 Дж
Для нагрева 1 грамма воды с 0 до 1 нужно 4.187 Дж
Итого = 338.647 Дж = ~80.884 Калорий
Raegdan
29.10.2015 00:02+1Меняет, но если воду не замораживать мгновенно — её можно заставить расширяться в нужном направлении. Например, бак с эластичными стенками, а проходящий внутри радиатор — твёрдый. Замерзание будет происходить в направлении от радиатора к периферии, а если с одной стороны радиатор + намёрзший на него первый лёд, а с другой стороны мягкая стенка и жидкость — расширение пойдёт туда, где мягко.
Zel
29.10.2015 11:26Всё верно, но эластичная стенка — это вопрос к безопасности/отказоустойчивости/наработке системы
darkfrei
29.10.2015 21:29Мембрана внутри жесткого корпуса. Герметично, надежно и многоразово.
Еще было мысот про медный бак, который будет всё больше после каждого цикла. А ведь можно «откатить» деформацию, используя металл с памятью.
NikitosZs
29.10.2015 15:18Нда, открыли Америку. Аккумуляторы холода обычно, кидают в сумки-холодильники. Не знаю, можно ли говорить, что они хранят энергию, скорее, наоборот, хранят её минимальный уровень, чтобы иметь возможность принять энергию извне.
Все увидят, что в кондиционерах можно заменить электрические аккумуляторы на ледяные
Откуда электрические аккумуляторы в кондиционерах?
nE0
А холодильники бытовые интересно есть, которые когда электричество дешевое намораживат в прок, а потом экономят?
И это вообще имеет смысл?
link0ln
А че б и нет. По крайней мере можно в морозилку добить в свободное место холодоаккумуляторов, чтобы дольше сохранять нужную температуру без работы компрессора.
Mist8
Так-то да, но этот холодильник дороже в производстве, обслуживании (+ отдельная система с аккумулятором холода), габаритах и весе.
Даже тупо то, что он станет сильно тяжелее — сделает его дороже в магазинах и при установке — больше расходы на доставку, больше платить грузчикам и т.п.
Зато большой плюс в плане автономности — такой агрегат сможет долго хранить продукты в случаях с перебоями в поставках электроэнергии. Хотя для таких случаев наверняка существуют специализированные решения.
darkfrei
Чтобы снизить массу можно наливать воду уже после монтажа.
Zel
Так и делаем на даче. В морозилке, которой почти не пользуемся, лежат аккумуляторы холода. Когда /периодически/ отключают электроэнергию, перекладываем их (в ручном режиме) в холодильник
Mist8
Вопрос в том, сколько аккумулятор будет занимать места и на сколько это место критично.
Для бытовых холодильников, кмк, вопрос места довольно критичен — холодильник должен находиться в доступном месте (кухня), при этом площадь им занимаемая, считай, те же деньги.
Грубо можно прикинуть по формуле: x*y+d/t и сравнить с p, где:
x — дополнительный объем, занимаемый аккумулятором, y — средняя цена за аренду этого «объема» в месяц (по аналогии с ценой аренды м? по рынку, но аккумулятор скорее увеличит высоту холодильника, чем площадь), p — выигрыш в счетах на электроэнергию в месяц, d — разница в цене аналогичных моделей с аккумулятором и без, t — среднее время использования холодильника, до её замены в месяцах.
В общем, если выигрыш в электроэнергии — больше, чем то, что вы заплатили бы, оплачивая аренду пространства, занятого аккумом — то выгодно, если меньше — то нет.
Это грубо конечно, и есть куча оговорок, но в принципе, пространство жилплощади — это ценный ресурс, выражаемый в деньгах. Электроэнергия — тоже ресурс, ещё более прямо выражаемый в деньгах.
Считать конкретно лень, но по очень грубым прикидкам, сомневаюсь, что экономия на электроэнергии покроет удорожание холодильника и косвенную стоимость занимаемого им пространства в российских квартирах.
А вот в случае промышленного применения — вполне может быть. Например для больших складов, у которых цена аренды доп пространства (особенно в случае, если это пространство есть, но неудобно использовать как складское — например в подвале) маленькая, а расходы на электроэнергию существенны и цена в зависимости от времени суток существенно разница.
gnomeby
Если не в городе можно поставить холодильник на газу, газ дешевле: invertory.ru/category/holodilniki-na-propane-elektrogazovye
janatem
Вообще-то такие аккумуляторы есть в бытовых холодильниках. Это такие неразборные пластмассовые штуки с жидкостью внутри суммарным объемом пару литров. Поскольку они малы, то служат скорее стабилизатором температуры, чем аккумуляторами.
nE0
Я больше имею в виду «мозги» в которые можно занести данные о стоимости электричества в разное время суток. То что холодильник и так аккумулирует холод понятно по тому как он устроен как термос.
darkfrei
Это не мозги, а таймер. Ночью включать почаще, днём пореже.