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冬天尽享夏天的暖!这块板能够储存太阳能

科技新闻来源:科技日报 2019年08月15日 11:58 A-A+ 二维码
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  第二看台

  近日,记者应包头稀土高新区邀请来到黄河国家湿地公园高新区管理站参观,外面虽然热,但进入室内却是一股股的凉风,因为他们选择了一种绿色能源智慧系统为办公环境调节室温。

  “我们的办公地点距离市政管网特别远,温控系统特别是取暖系统需要进入城市管网,工程量很大,成本也很高。但是采用了新能源系统来调节室温,与正常的锅炉供热、电制冷相比,在达到冬暖夏凉效果下,每年还可节省16.58万元运行费用。”黄河国家湿地公园高新区管理站副站长陈利俊告诉记者。

  据陈利俊介绍,小白河国家湿地公园高新区管理站与附近其他单位的供热需求面积共2518平方米,不入城市管网就无法供热办公,而入网又需要实施成本高昂的独立工程。包头稀土高新区区属企业与国外顶尖研发团队共同研发的自然能源智慧系统(GEIS)牛刀小试,便一举解决了这一难题。

  联合攻关,找到搜集太阳能的“钥匙”

  众所周知,地球的热量来源几乎全部源自太阳,太阳每秒辐射到地球表面的能量换算成功率约为17万亿千瓦,相当于全世界一年能源总消耗的35000倍,远远大于人类出现至今的能源消耗总和。

  而地球外的太空是接近绝对零度的极低温境,地表上物体的热能就是通过辐射换热,将自身热能以8—13微米电磁波的形式通过“大气窗口”排放到外太空,达到自身冷却的目的。通常这种完全以辐射方式将热量释放到宙空间的制冷方式称为太空辐射制冷。

  “我们认为,能源问题长远发展的关键就是要顺应自然规律,我们以该理念和地球的能量呼吸机制为出发点,探究出了适合中国北方地区的新能源技术。”自然能源智慧系统(GEIS)总设计师胡泽锋说。

  不久前,由包头稀土高新区支持组建的润泰科技研发团队与国内外顶级科研机构合作,成功研发出新材料——稀土超导能量板(RSEP)。

  润泰科技研发团队成员陈照中介绍说:“该能量板由铜、铝、稀土复合而成,可做成11.8平方米的大型集成模块,在同样采光面积下集热功率远远超过传统太阳能集热器。”

  反复实验,找到储存太阳能的方式

  热能的储能的方式,目前不外乎是储电和储热,而储热基本上都无法实现长期性和持续性。

  “比如现在我们用的电锅炉,它只能实现一两天的储热。而自然能源智慧系统所用的方式,是跨季节储热,也就是它储存热量的时间比较长,这是该系统的一大优势。”考察完该系统之后,中国电子工程设计院光伏工程研究所所长于金辉给出了这样的评价。

  “北方目前用的大棚,好多都用后墙体来进行保温,因为土壤本身是一个很好的保温材料。土壤沙石这种材料的物理特性,就决定了它的能量是不流动的。我们从中得到启示,开始探索如何通过科技手段,来实现这种能量高效的储存和提取。”胡泽锋解释说。

  为了进一步说明土壤可以把超导能量板收集到的能量储存起来,研发团队工程师武强做了一个实验:在盛满土石的玻璃缸里,分层铺设了不同种类的沙石。

  “我们选取了几种有代表性的材质,然后在了不同层次和不同位置,一共放了8个温度传感器,记录土壤温度。”武强说。

  实验开始时,玻璃缸内土壤的温度是0摄氏度左右,过了大约一个小时,从能量板搜集到的热量通过流动水让土壤的温度升到了27℃。

  通过反复试验,依靠稀土超导能量板新材料,研发团队确定了自然能源智慧系统的基本工作流程:春夏秋三季时,能量板吸收太阳能并转化成热能,通过跨季节储能系统将热能储存,待冬季时,提取储存好的热能,用于冬季供暖和全年热水;反之,冬季时,能量板可通过波的形式将能量传给外太空,带动温度降低,冷能量可待夏季制冷时使用。与此同时,能量板每天生产电能,自发自用,余电上网。整个系统实现科学运行、智能调控。

  武强说:“例如用于建筑所需能源,我们就可以做到取之自然,流经建筑室内后又回归自然,达到真正的绿色供能,零污染、零排放、零运行费用。”

  (记者 张景阳 通讯员 李宝乐)

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