Электричество из сточных вод

низкопотенциальная тепловая энергия

Электричество из сточных вод

Ученые из Уральского государственного технического университета под руководством профессора Сергея Щеклеина разработали установку, которая может преобразовывать так называемую низкопотенциальную тепловую энергию в электричество.

Низкопотенциальное тепло, например, несет вода или пар, у которых сравнительно невысокая температура — 80–120ºС. Для целей энергетики обычно применяют более высокие температуры — 400–600ºС.

Вода при температуре близкой к кипению обычно считается недостаточно горячей для производства электроэнергии. В свою установку уральские ученые встроили специальные преобразователи, в которых мембрана, на которую давит низкотемпературный (около 100ºС) пар, может генерировать электрический ток.

Подобные устройства, по замыслу авторов изобретения, могут найти применение на производствах, в которых сбрасываются горячие сточные воды. Обычно энергия стоков полностью теряется. Использование их тепла — энергосберегающая технология, которая позволит экономить электричество.

Кроме того, много низкопотенциального тепла образуется в автомобилях, и, возможно, эти устройства тоже перспективны как источники питания, дополнительные к автомобильным аккумуляторам.

Принцип действия установки, разработанной уральскими учеными, — в использовании так называемых паровых снарядов, которые образуются в узких вертикальных каналах. Кипение жидкости в частично заполненной водой трубке сопровождается периодическим образованием крупных пузырей — паровых снарядов. Давление в пузырях на 5–10% выше, чем в окружающей среде. Энергию этого давления и используют для получения электроэнергии. Преобразовать избыточное давление парового снаряда в электричество ученые решили с помощью электретных приборов. В них стоит чувствительная мембрана (диафрагма), в ней от деформации под давлением возникает разность потенциалов до 20 В и протекает электрический ток.

Образование паровых снарядов — это циклический процесс и, соответственно, преобразованием их энергии в электричество получают переменный ток, который, однако, далек от того стандарта в 50 Гц, к которому привык потребитель.

Поэтому ученые предложили преобразовывать его в постоянный ток, а потом запасать электроэнергию с помощью так называемых ионисторов или супер-конденсаторов. Особенность этих источников энергии в том, что они более гибки, чем аккумуляторы: они более быстро заряжаются, им можно задавать режим быстрой разрядки. В отличие от аккумуляторов, у которых это снижает срок службы, они могут заряжаться при любых токах, главное — не превышать максимально допустимое напряжение. Ученые из Екатеринбурга считают, что эта гибкость позволит потребителям преобразовывать энергию в соответствии с условиями, необходимыми для их работы. Ионисторы надежно сохраняют заряд в течение долгого времени, а число циклов заряда-разряда может достигать 100 000.

КПД устройства по утилизации низкопотенциального тепла разработчики оценивают в 5–6 процентов, а рабочие напряжения в 2–10 В. Больших КПД здесь достичь трудно — слишком низка температура воды и пара. Но авторы полагают, что для потребителей небольших токов они вполне подходят.

STRF.ru

Получать все новости по электронной почте