Mik azok a sóhidrátok?

A sóhidrátok olyan fázisváltó anyagok (PCM), amelyek a különféle halmazállapotok váltakozása közben alkalmasak hőleadásra vagy éppen hőtárolásra, így jól alkalmazhatóak hűtési-fűtési rendszerek részeként. A sóhidrátok nagy előnye a jó hővezető képességük, és az a jellemzőjük, hogy a fázisváltozás közben a térfogatuk csak kis mértékben módosul. Ezek az anyagok vízből és sókból állnak, és bennük a vízmolekulákat magukba zárják a sók kristályhálói.

Hogyan lesz belőlük akkumulátor?

A jégakkumulátorok (vagy hőenergia-tárolórendszerek) egyszerű alapelven működnek: lényegében víz, vagy sok vizet tartalmazó anyag lehűtésével kezdődik a folyamat, amit az éjszaka folyamán megfagyasztanak, majd nappal felolvasztják, miközben egy házat vagy épületet hűtenek vele. Mivel éjszaka általában kisebb az energiafogyasztás, ezért ezzel a módszerrel ki lehet egyenlíteni a megújuló forrásokból, például nap-, vagy szélenergiából származó energiaellátás egyenletlenségeit (minthogy nappal alkalmazható, amikor nagyobb az energiaigény), és stabilabbá tehetik a rendszert. A technikával elvileg csökkenteni lehet a költségeket a nappali időszakban, de a hátulütője, hogy a sóhidrátok (vagy más, a jégakkumulátorokban használt anyagok) hűtése energiaigényes folyamat, ezért kulcsfontosságú a rendszert minél jobban optimalizálni, és megtalálni azokat az anyagokat, amelyek a legmegfelelőbb hőmérsékleten hűtenek vagy fűtenek.

Hogyan fejlesztik a rendszert a kutatók?

A Texas A&M Egyetem kutatói a jégakkumulátorok új generációjának kifejlesztésén dolgoznak, ami a HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning, fűtés-, szellőztetés- és légkondicionálás) rendszerekkel kompatibilis módon, illetve hőmérsékleten tudnak működni. A legnagyobb kihívást a fejlesztések során a fázisszegregáció jelenti, ami a sóhidrátok jellemzője, és azt jelenti, hogy a rendszerben az anyag különböző halmazállapotú részekre bomlik, amelyek sűrűsége és összetétele is változó. Ez a rendszer minőségének rovására mehet hosszabb távon - írja az egyetem a kutatással kapcsolatban -, ezért a szakértők a legnagyobb stabilitást adó összetételt keresik, ami sok-sok hűtés-felolvadás ciklust kibír, és hosszú távon is alkalmazható.

A fejlesztések még zajlanak, de a cél, hogy egy hatékony jégakkumulátoros rendszerrel egy sokkal flexibilisebb és ellenállóbb energiaellátási infrastruktúrát hozzanak létre.

“Nem akarjuk azzal megoldani a hálózati problémákat, hogy még több erőművet építünk.”

- mondta el Patrick Shamberger, a Texas A&M professzora - “Az egy nagyon drága megoldás lenne, és összességében magasabb árakat kellene szabniuk.” Az alternatív energiaforrások használata és a jégakkumulátorokkal való kiegészítés ideálisabb megoldást jelenthet hosszú távon a kutatók szerint, és már van is példa az alkalmazásukra: New Yorkban egy 30 emeletes épületben ilyen rendszert használnak a hőmérséklet szabályozására. A Madison Buildingben minden éjjel nagyjából 226 ezer kilogramm jeget állítanak elő, majd nappal ezzel hűtik az épületet, körülbelül 40%-kal csökkentve a költségeket a hagyományos megoldásokhoz képest.

(Fotó: Texas A&M Egyetem, Borítókép: Bing)