Aerogeel sobib päikesekollektori soojuskandjaks

Print Friendly, PDF & Email

MIT ülikooli (Massachusetts Institute of Technology) teadlaste välja töötatud läbipaistev aerogeel sobib päikesekollektoritesse soojuskandjaks.

Aerogeelid on vahutaolised, ülimalt poorsed ja sellest tulenevalt väikese tihedusega materjalid. Tänu headele soojusisolatsiooni omadustele sobivad aerogeelid hästi päikesekollektoritesse soojuskandjaks. Tavalistel aerogeelidel on aga piiratud valguse läbilaskevõime (kuni 70%). Selliste aerogeelide kasutamise korral päikesekollektoris läheks 30% päikeseenergiast kaduma. MIT ülikoolis väljatöötatud räniosakestest valmistatud aerogeel laseb läbi 95% päikesevalgust ja säilitab seejuures head soojusisolatsiooni omadused.

Päikesekollektoreid, erinevalt päikeseelektrit tootvatest paneelist, kasutatakse sooja vee saamiseks. Päikesekollektorid on seda tõhusamad, mida kauem nad suudavad kogutud soojust säilitada ja samal ajal kollektori välispinna külmana hoida. Enamlevinud päikesekollektorid on vaakumkollektorid, kus päikesekiiri püüavad topeltklaasiga vaakumtorud. Päikesekiired läbivad topeltklaasi ning soojendavad sisemist vasktoru, mille sees on vedel soojuskandja (glükooli vesilahus). Kogutud soojus kandub soojaveemahuti spiraalidesse ning neilt omakorda soojendatavale veele.

Tavalistes päikesekollektorites on soojuskandja temperatuur ca 80 °C. Soojuskandjana kasutatav antifriis muutub 200 °C juures pastalaadseks materjaliks ning siis soojusvahetus enam ei toimi.

Väga kõrgeid (300–400 °C) soojuskandja temperatuure kasutatakse suure võimsusega paraboolsilinderpinnal põhinevate rennpeeglitega päikeseelektrijaamades. Seal paiknevad rennpeeglite fookuses suure neeldumispinnaga terastorud, mis on täidetud kuumeneva vedela soojuskandjaga. Sellise kontsentreeritud päikeseenergiat kasutava süsteemi ehitamine on kallis.

läbipaistev aerogeel muudab päikesekollektorid tõhusamaks1
Uudne aerogeel on läbipaistev. Et muuta materjal fotol nähtavaks, kasutati pildi tegemiseks paralleelseid laserkiiri. Foto: MIT

Uudne läbipaistev aerogeel soojeneb palju kõrgema temperatuurini kui antifriisid, mida päikesekollektorites tavapäraselt soojuskandjana kasutatakse. MIT ülikoolilinnaku katseseadmes saadi aerogeeli temperatuuriks 220 °C, seejuures oli välisõhutemperatuur alla 0 °C. Nii kõrge soojuskandja temperatuur võimaldab päikesekollektoreid kasutada eramajades nii sooja vee saamiseks kui kütmiseks. Suuremõõdulisi seadmeid saab aga kasutada soojatootmiseks tööstusettevõtetes, näiteks keemia- ja toiduainetööstuses.

Kuna aerogeeli sisaldava päikesekollektori tööpõhimõte on sama, mis praegu kasutusel olevatel vaakum-päikesekollektoritel, siis saab olemasoleva päikesekollektori soovi korral lihtsalt aerogeeli sisaldava vastu välja vahetada.

Uurimistöö tulemused on avaldatud ajakirjas ACS Nano. Projekti rahastati U.S. Department of Energy ARPA-E programmist

Keskkonnameedia

Fotod: MIT. Esifotol kollektori katsetamine ülikoolilinnakus

close