Топливо будущего - новости-260

Как вам такая заманчивая возможность: вместо того чтобы устанавливать солнечные батареи на крыше, потерянное тепло от вашей печи может питать ваш дом.

Это еще не продукт, но все больше ученых и компаний, работающих в сфере чистых технологий, пытаются извлечь полезную энергию из дымовых труб и других источников тепла.

Глобальное стремление к повышению энергоэффективности побуждает все больше промышленных предприятий повторно использовать тепло, которое в противном случае уходило бы в небо.

Тем временем усовершенствованная термоэлектрическая технология, преобразующая тепло в электричество, устанавливается на все - от выхлопных труб автомобилей до печных дымоходов.

Это признак того, что энергоэффективность, которая часто отходит на второй план по сравнению с возобновляемыми источниками энергии или альтернативными видами топлива, привлекает все больше внимания со стороны технологических инноваторов.

Одна из компаний, GMZ Energy, созданная в начале этого года исследователями из Бостонского колледжа и Массачусетского технологического института, идет по высокотехнологичному пути утилизации отработанного тепла.

Компания разработала процесс производства наноматериалов, позволяющий повысить эффективность существующих термоэлектрических модулей, которые обычно изготавливаются из теллурида висмута и внешне напоминают компьютерный чип.

Термоэлектрические устройства могут работать в двух направлениях: прохождение электрического тока через модуль создает тепло с одной стороны и охлаждение с другой. В обратном направлении, при подаче тепла на устройство, образуется электричество.

По словам генерального директора Майка Клэри, на начальном этапе GMZ Energy планирует продавать модули для существующего рынка охлаждения в небольших холодильниках или серверных стойках. Более крупный рынок - порядка миллиардов долларов - это преобразование отработанного тепла из дымовых труб или промышленного оборудования в электричество, сказал он.

"В конечном итоге мы увидим огромное количество приложений для рекуперации отработанного тепла, но это произойдет еще через 5-10 лет", - говорит Клэри. "Мы должны достичь порога эффективности в 10 процентов, чтобы сделать его жизнеспособным".

По словам Клэри, производитель бытовой техники Bosch проявил интерес к созданию домашнего отопительного прибора с приставкой, вырабатывающей электричество из тепла выхлопных газов. При 10-процентном КПД дом мог бы удовлетворять свои потребности в электроэнергии при включенном отоплении.

По словам Клэри, прототипы модулей ГМЗ сейчас работают с эффективностью около 7 процентов, что на 30-40 процентов лучше для охлаждения, чем у существующих устройств.

Термоэлектрический модуль, который одна компания намерена использовать для получения электричества из отработанного тепла.

По словам Клэри, компания, получившая начальное финансирование от венчурной фирмы Kleiner Perkins Caufield & Byers, собирается в сентябре провести раунд финансирования, чтобы организовать сборочные операции в Китае.

Компания также готовит технический документ, в котором покажет, что ее производственный процесс, при котором материал измельчается, а затем прессуется в слиток, работает как с теллуридом висмута-сурьмы, так и с германием-кремнием для высокотемпературных применений.

Делайте пар, делайте сок
Автопроизводители также изучают возможность рекуперации тепла с помощью термоэлектрических устройств.

BMW и General Motors возобновляют работу в этой области и планируют провести испытания крепления к выхлопным трубам в следующем году. Пока исследования показывают, что пробег Chevrolet Suburban может быть увеличен примерно на 5 процентов, или на 1 милю на галлон.

Клэри из GMZ Energy считает, что интерес автопроизводителей к термоэлектрикам - одна из причин, по которой рынок может сформироваться. Он также отмечает, что многие исследователи работают в этой области.

Но еще до прорывов в области передовых материалов многие считают рекуперацию отработанного тепла пресловутым низко висящим плодом в области энергоэффективности.

"На рынке много неиспользованной энергии, а это, по определению, сырье с нулевыми затратами", - говорит Роджер Баллентайн, президент компании Green Strategies и инвестор в чистые технологии. "Это довольно привлекательное предложение".

Традиционная система рекуперации тепла. Нажмите, чтобы посмотреть увеличенное изображение.

(Credit:Recycled Energy Development)

Баллентайн консультировал компанию China Energy Recovery, расположенную в Шанхае, которая утверждает, что может улавливать 90 процентов энергии, которая в противном случае была бы потеряна.

Эффективность в целом менее привлекательна, чем производство электроэнергии из возобновляемых источников - область, которая привлекает больше предпринимателей и инвесторов. Но экономика эффективности обычно лучше, говорит Баллентайн, который ожидает большего роста в области рекуперации тепла.

"Если цены на энергоносители продолжают расти, то экономические показатели становятся все лучше", - сказал он.

Когенерационные установки, где вырабатывается и тепло, и электричество, существуют уже много лет. Однако, несмотря на то, что это более экологически чистая форма производства энергии, чем сжигание ископаемого топлива, по данным Всемирного альянса за децентрализованную энергетику, в течение нескольких лет доля тепловой и электрической энергии оставалась на уровне 9 процентов от общего объема производства энергии.

Истощение
Дедушкой бизнеса по утилизации тепла отходов является компания Recycled Energy Development, председатель совета директоров которой, Томас Кастен, занимается проектами по утилизации энергии уже 30 лет.

В проектах на электростанциях или заводах компания устанавливает змеевики вокруг дымовой трубы или другого оборудования для нагрева воды. Затем эта горячая вода перекачивается обратно на объект для отопления или промышленных процессов. Или же горячая вода превращается в пар под давлением для производства электроэнергии в турбине.

То количество тепла на обычной электростанции, которое уходит в дым, - это "проблема и позор", - сказал Дик Мансон, старший вице-президент компании Recycled Energy Development, выступавший на форуме Virtual Energy Forum в июне.

По его словам, средняя американская электростанция использует три единицы топлива для производства одной единицы энергии, а это значит, что две трети энергии выбрасывается в виде отходов.

По его словам, эффективность электростанций в США не повышалась в течение 50 лет, в то время как в Дании за последние три года удалось повысить эффективность на 60 процентов.

Один из клиентов использует отработанную энергию сталеплавильного завода для производства 220 мегаватт электроэнергии. Это примерно как одна большая солнечная электростанция. По словам Мансона, благодаря рекуперации отработанного тепла в США можно производить энергию, эквивалентную 400 угольным электростанциям.

По мнению Мансона, необходимо обновить политику, чтобы она больше способствовала повышению эффективности. Еще одним препятствием для реализации проектов по утилизации тепла в промышленных масштабах являются высокие капитальные затраты, добавил Баллентайн.

Но одним из самых больших препятствий на пути рекуперации тепла является изменение менталитета строителей и разработчиков продукции.

По словам Клэри из GMZ Energy, это в равной степени относится и к термоэлектрическим технологиям, которые еще нужно усовершенствовать, чтобы все больше людей всерьез обратили на них внимание. Например, гибридный автомобиль или дизельный грузовик могут повысить эффективность, как и генератор солнечной тепловой энергии.

"Новые методы мышления, подобные этому, не возникают в одночасье в сложных системах, имеющих сложные циклы производства", - сказал он. "По мере того как люди будут вникать в это, а производительность будет расти, оно будет набирать обороты".