Таким образом,
теплоаккумулятор на основе насыщенного
раствора мирабилита (насыщенного
именно при температуре выше 32°С)
может эффективно поддерживать
температуру на уровне 32°С с
большим ресурсом накопления или
отдачи энергии. Конечно, для горячего
водоснабжения эта температура низка
(душ с такой температурой обычно воспринимается
как «весьма прохладный»), но вот для воздушного
отопления такой температуры может вполне
хватить — в этом случае раствор мирабилита
можно поместить в пластиковые бутылки
и обдувать их воздухом с помощью обычного
маломощного вентилятора (в том числе
автомобильного на 12 вольт или компьютерного
на 5 вольт). В жарких местностях можно
использовать раствор мирабилита для
сохранения прохлады, — согласитесь, что
когда на улице больше 40°С в тени, даже
33..35°С в помещении будут весьма живительны,
причём в отличии от прожорливых кондиционеров
здесь не нужно ни электричества, ни топлива.
И ещё один
приятный «бонус» мирабилита
при работе «на обогрев» — возможность
значительного переохлаждения находящегося
в покое раствора без кристаллизации (до
20°С и ниже). В этом случае получается «управляемый»
теплоаккумулятор, который можно «включить»,
внеся возмущение в переохлаждённый раствор,
скажем, стукнув по стенке ёмкости. При
этом начинается реакция кристаллизации,
в результате которой выделяется тепло
и температура раствора быстро возрастает
до 32°С. Далее реакция кристаллизации
замедляется и идёт со скоростью, необходимой
для поддержания этой температуры, — до
тех пор, пока вся глауберова соль не кристаллизуется.
Но, конечно, не следует думать, что раствор
можно переохладить очень сильно, и приехав
под Новый год на промороженную дачу, обогреть
её запасённым летом теплом. Дело в том,
что чем больше степень переохлаждения,
тем меньшее воздействие нужно для запуска
реакции кристаллизации, вплоть до неуловимых
человеком естественных вибраций и перепадов
атмосферного давления. И уж в любом случае,
таким воздействием будет начало замерзания
свободной воды в ёмкости!
Для того,
чтобы кристаллизация начиналась
автоматически при снижении температуры
до порогового уровня, необходимо
либо принудительного «взбадривать»
раствор (скажем, установить обдувающий
ёмкость вентилятор непосредственно
на её стенке, чтобы вибрация от вентилятора
запустила кристаллизацию сразу, как только
температура начнёт снижаться). Другой
способ — это использовать перенасыщенный
раствор, когда часть кристаллов так и
не сможет раствориться (им просто не хватит
воды). Эти кристаллы обеспечат неравовесность
раствора, автоматически запускающую
кристаллизацию при снижении температуры
ниже пороговой. Весьма низкая температура
фазового перехода позволяет «заряжать»
мирабилитовый теплоаккумулятор не только
интенсивным нагревом с помощью электрогрелок
или сжигания топлива, но и «низкотемпературным»
солнечным теплом от солнечных коллекторов
даже в прохладные, но солнечные весенние
и осенние дни! При этом, хотя габариты
такого теплоаккумулятора будут немалыми
(масса нужна большая, и здесь никуда не
деться — в городской квартире его не
разместить), при условии использования
бросовых материалов для солнечного коллектора
и емкостей под раствор его стоимость
в зависимости от объёма я оцениваю всего
от нескольких тысяч до двух-трёх десятков
тысяч рублей, — главным образом на теплоизоляцию
и сам мирабилит. К сожалению, информации
о подобных системах в Интернете практически
нет. Пожалуй, единственное, зато толковое
и подробное описание такой системы мне
встретилось на сайте «DelaySam.ru». Гораздо
чаще можно встретить сведения о процессах,
позволяющих запасать в виде химической
энергии высокотемпературное тепло. Да,
там количество теплоты на каждый килограмм
рабочего вещества на один-два порядка
больше, чем у мирабилитового теплоаккумулятора.
Но они требуют специального оборудования
и технологий (нагревом на солнышке там
не обойтись!), а также особой осторожности,
поскольку, как правило, связаны с легковоспламеняющимися
веществами и другими опасностями. Поэтому
они рассматриваются в отдельном разделе
химических накопителей энергии.
Электрохимические
аккумуляторы
Электрохимические
аккумуляторы были изобретены
ещё на заре развития электротехники,
и сейчас их можно встретить
повсюду — от мобильного телефона
до самолётов и кораблей. Как
правило, при необходимости запасать
достаточно большую энергию — от нескольких
сотен килоджоулей и более — используются
свинцовые аккумуляторы (пример — любой
автомобиль). Однако они имеют немалые
габариты и, главное, вес. Если же требуется
малый вес и мобильность устройства, то
используются более современные типы
аккумуляторов — никель-кадмиевые, металл-гидридные,
литий-ионные, полимер-ионные и др. Они
имеют гораздо более высокую удельную
ёмкость, однако и удельная стоимость
хранения энергии у них заметно выше, поэтому
их применение обычно ограничивается
относительно небольшими и экономичными
устройствами — мобильными телефонами,
различными камерами и ноутбуками.
По режиму
использования электрохимические
аккумуляторы (прежде всего мощные)
также подразделяются на два
больших класса — так называемые тяговые
и стартовые. Тяговые аккумуляторы ориентированы
на относительно равномерный разряд в
течение достаточно длительного времени,
когда параметры разряда сравнимы с током
и временем зарядки, а глубина разряда
может быть достаточно большой — прежде
всего это аккумуляторы для электротранспорта,
электроинструмента и источников бесперебойного
питания (UPS). Стартовые, наоборот, способны
выдать очень большой ток в течении короткого
времени, но при штатной эксплуатации
не должны испытывать глубокий разряд
— таковы обычные автомобильные аккумуляторы,
выдающие в течении нескольких секунд
на стартёр ток в сотни ампер при зарядном
токе порядка 5..10 А и длительности зарядки
в несколько часов. Обычно стартовый аккумулятор
достаточно успешно может работать в качестве
тягового (главное — контролировать степень
разряда и не доводить его до такой глубины,
которая допустима для тяговых аккумуляторов),
а вот при обратном применении слишком
большой ток нагрузки может очень быстро
вывести тяговый аккумулятор из строя.
С другой стороны, менее жёсткие условия
разряда позволяют несколько облегчить
конструкцию тяговых аккумуляторов по
сравнению с их стартовыми собратьями,
а допустимость большей глубины разряда
позволяет приблизить реально используемую
ёмкость к номинальной.
К недостаткам
электрохимических аккумуляторов
можно отнести весьма ограниченное
число циклов заряда-разряда (в
большинстве случаев — 1..2 тысячи,
а при несоблюдении рекомендаций
производителей — гораздо меньше),
чувствительность к температуре,
длительное время заряда, иногда в десятки
раз превышающее время разряда, и необходимость
соблюдения методики использования (недопущение
глубокого разряда для свинцовых аккумуляторов
и, наоборот, соблюдение полного цикла
заряда-разряда для металл-гидридных и
многих других типов аккумуляторов). Время
хранения заряда также обычно довольно
ограничено — от недели до года-другого
(я имею в виду, что оставшийся в аккумуляторе
заряд будет намного меньше исходного,
а вовсе не то, что по истечении указанного
срока он будет совсем «пуст», хотя возможно
и такое). У старых аккумуляторов уменьшается
не только ёмкость, но и время хранения,
причём и то, и другое может сократиться
во много раз.