Южноуральские ученые придумали, как сохранить энергию Солнца
6 Августа 2021
Фото: сайт ЮУрГУ
Для этого предлагают применять накопители, работающие на водороде.
Челябинские ученые вместе с зарубежными коллегами изучили отдачу гибридных солнечно-водородных экокомплексов. Насколько они эффективны и где их стоит размещать — на эти вопросы искали ответ в исследовании «замкнутого» водородного цикла в трех геолокациях планеты. Результаты первого этапа опубликованы в высокорейтинговом журнале Energies (Q1).
Напомним, что 2021 год в России посвятили науке и технологиям. В августе научный мир сфокусировался на проблемах климата и экологии — темах, которые сегодня обсуждаются на глобальном уровне. Международная команда ученых выясняла, что может дать «зеленая» энергетика.
Как пояснили исследователи, необходимость такого анализа назрела давно. Дело в том, что при работе ветряных или солнечных электростанций не вся энергия уходит на поддержку работы запитанных от них объектов. Как показал эксперимент с установкой «ветряков» конструкции челябинских ученых в Арктике, на мысе Канин Нос, «излишки» вырабатываемой энергии порой в разы превышают потребление. Ученые предлагают накапливать ее в гигантских «батарейках» — водородных хранилищах. Лишнюю электроэнергию превращают в водород, чтобы потом запустить обратный процесс и выдавать ее по мере надобности. По тому же принципу можно хранить мегаватты на электростанциях, работающих от энергии Солнца. Это даст возможность избежать сбоев в подаче электроэнергии ночью или в пасмурную погоду. Причем будет в плюсе и экология: никаких вредных выбросов, водород, давая электричество, превращается в обычную воду и углекислый газ.
Ученые из ведущих университетов Индии, Малайзии и из ЮУрГУ изучили эффективность работы таких солнечно-водородных комплексов. Они исследовали данные систем, установленных в различных географических точках Земли. Челябинск выбрали как место разработки основных компонентов оборудования, Индию — как страну с высокой инсоляцией, где альтернативная энергетика особенно актуальна, а Австралию — за ее расположение в Южном полушарии. Такой глобальный подход к использованию энергии Солнца ранее в мире не применялся, и уже первые результаты впечатляют.
Ученые подсчитали, что для электростанции с постоянным потреблением мощности в 1 кВт в России необходимо 35 солнечных модулей, в Индии — 32, а в Австралии — 23. Также расположенной в Южном полушарии станции нужен самый маленький резервуар для водорода (800 кубических метров), а в России — самый большой (2000 кубометров).
Исследователи сделали вывод: хотя исследуемые локации расположены почти на одинаковых широтах, затраты на электроэнергию разные. Так, в Австралии они будут в 1,5 раза меньше, чем в Индии, и втрое ниже, чем в России. А расходы на обеспечение электроэнергией малого предприятия и семьи из 3-4 человек вполне сопоставимы. Ученые считают, что, если солнечные батареи оснастить водородными энергонакопителями, такой комплекс может применяться в самых разных точках планеты.
При этом авторы исследования отмечают: полученные результаты пока предварительные, требуют более глубокого анализа и изучения большего количества точек геолокаций. Ученые планируют расширить список участников глобального эксперимента, составить солнечную энергокарту для разных стран. А чтобы изыскать финансирование, в июне этого года подали совместную международную заявку на грант РНФ (Российского научного фонда) по расширенной тематике исследования.
Напомним, что 2021 год в России посвятили науке и технологиям. В августе научный мир сфокусировался на проблемах климата и экологии — темах, которые сегодня обсуждаются на глобальном уровне. Международная команда ученых выясняла, что может дать «зеленая» энергетика.
Как пояснили исследователи, необходимость такого анализа назрела давно. Дело в том, что при работе ветряных или солнечных электростанций не вся энергия уходит на поддержку работы запитанных от них объектов. Как показал эксперимент с установкой «ветряков» конструкции челябинских ученых в Арктике, на мысе Канин Нос, «излишки» вырабатываемой энергии порой в разы превышают потребление. Ученые предлагают накапливать ее в гигантских «батарейках» — водородных хранилищах. Лишнюю электроэнергию превращают в водород, чтобы потом запустить обратный процесс и выдавать ее по мере надобности. По тому же принципу можно хранить мегаватты на электростанциях, работающих от энергии Солнца. Это даст возможность избежать сбоев в подаче электроэнергии ночью или в пасмурную погоду. Причем будет в плюсе и экология: никаких вредных выбросов, водород, давая электричество, превращается в обычную воду и углекислый газ.
Ученые из ведущих университетов Индии, Малайзии и из ЮУрГУ изучили эффективность работы таких солнечно-водородных комплексов. Они исследовали данные систем, установленных в различных географических точках Земли. Челябинск выбрали как место разработки основных компонентов оборудования, Индию — как страну с высокой инсоляцией, где альтернативная энергетика особенно актуальна, а Австралию — за ее расположение в Южном полушарии. Такой глобальный подход к использованию энергии Солнца ранее в мире не применялся, и уже первые результаты впечатляют.
Ученые подсчитали, что для электростанции с постоянным потреблением мощности в 1 кВт в России необходимо 35 солнечных модулей, в Индии — 32, а в Австралии — 23. Также расположенной в Южном полушарии станции нужен самый маленький резервуар для водорода (800 кубических метров), а в России — самый большой (2000 кубометров).
Исследователи сделали вывод: хотя исследуемые локации расположены почти на одинаковых широтах, затраты на электроэнергию разные. Так, в Австралии они будут в 1,5 раза меньше, чем в Индии, и втрое ниже, чем в России. А расходы на обеспечение электроэнергией малого предприятия и семьи из 3-4 человек вполне сопоставимы. Ученые считают, что, если солнечные батареи оснастить водородными энергонакопителями, такой комплекс может применяться в самых разных точках планеты.
При этом авторы исследования отмечают: полученные результаты пока предварительные, требуют более глубокого анализа и изучения большего количества точек геолокаций. Ученые планируют расширить список участников глобального эксперимента, составить солнечную энергокарту для разных стран. А чтобы изыскать финансирование, в июне этого года подали совместную международную заявку на грант РНФ (Российского научного фонда) по расширенной тематике исследования.
