27 марта 2013 года, 20:03 | Текст: Александр Березин
Гигантские белые облака над градирнями... (Припоминаете?) Они не только так выглядят — они в самом деле могучи, ибо потери энергии, получаемой к тому же из постоянно дорожающего ископаемого топлива, тут колоссальны. Даже сверхсовременная ТЭС с парогазовыми установками направляет в эти облака до 60% энергии сгорающего топлива.
В принципе, давно ясно, что как минимум частично эту «работу на облака» можно переключить на благо энергетики: термоэлектрические приборы способны генерировать ток на разности температур, и их установка вдоль простейших ТЭС-труб способна превращать в электроэнергию значительную часть того, что сейчас улетает, по сути, через тепловой свисток.
[600x450]
| От каждой градирни можно получать столько же электричества, сколько от небольшой электростанции. (Фото Fraunhofer IWS.) |
Но неумолимая действительность состоит в том, что термоэлектрические устройства сродни серебряным проводам: теоретически энергоэффективны, а в деле почти золотые. К тому же материалы для термоэлектрики обычно ядовиты.
Группа разработчиков из , возглавляемая Алёшей Рохом (Aljoscha Roch), попробовала создать термоэлектрические генераторы на основе более дешёвых и, главное, нетоксичных материалов. Исследователи выбрали электропроводящие пластики, изготавливаемые при помощи 3D-принтеров в виде рулонов (для упрощения последующего наматывания на трубы и прочие поверхности). Толщина пластиковой плёнки в таких рулонах колеблется от 20 до 30 мкм.
Правда, у текущей технологии есть проблемы. Так, КПД таких пластиковых материалов с точки зрения термоэлектрогенерации не превышает пока 8%. «Звучит незначительно, — соглашается г-н Рох. — Но если мы преуспеем в производстве термоэлектрических генераторов по разумной цене, то в больших масштабах, да используя гибкие материалы, сможем пристроить их в градирнях. В этом случае [даже при низком КПД] из огромного количества энергии больших электростанций (испаряющих 1 500 л воды в минуту) получится сгенерировать очень много электроэнергии». Для лучшего проблемы напомним: тепловые потери ТЭС, о которых идёт речь, в мире составляют не менее 20 трлн кВт·ч, а 8% от них — это более 1,5 трлн кВт·ч, то есть примерно 160% того, что электропотребляет за год Россия.
[600x726]
| ...Но достаточно ли для этого достигнутого технологического уровня? (Фото Wikimedia Commons.) |
Действительно, при потерях в виде низкопотенциального тепла в 60% от энергии топлива, даже 8-процентная утилизация означает более чем 10-процентный рост общего КПД ТЭС. (Кстати, именно на действующей модели градирни, хотя и не в натуральную величину, новые термоэлектрические материалы демонстрируются сейчас на .)
Но только градирнями дело не ограничится. Опытные работы ведутся также с обёртыванием в такие материалы радиаторов и выхлопных систем автомобилей. Пока пиковая генерация дополнительной энергии достигает лишь 600 Вт. На фоне среднего энергопотребления современного автомобиля (10–20 кВт·ч в час) это немного, но для страны вроде Германии это, в случае установки подобных систем на все авто, означало бы миллиарды киловатт-часов в год. Сегодня же для их получения мощность отбирается генераторами у ДВС, что увеличивает выхлопы и транжирит горючее.
Подготовлено по материалам .