logoGlobal Sun Group

Обоснование использования органических циклов Ренкина в рекуперации отходящего тепла

Команда из Сити, инженерный факультет Лондонского университета, считает, что новый подход к выработке энергии за счет отработанного тепла может дать важные идеи для создания экологически чистой энергии.

В этой недавней статье «Обоснование каскадных органических циклов Ренкина для рекуперации отходящего тепла», опубликованной в журнале Energy , доктор Мартин Уайт определил оптимальные одноступенчатые и каскадные системы органических циклов Ренкина (ORC) для максимизации производительности и разработал сопутствующие теплообменники.

ORC основан на принципе нагрева жидкости, которая вызывает ее испарение, и полученный газ может затем расширяться в турбине, которая подключена к генератору, создавая таким образом энергию. Отработанное тепло для производства энергии в системах с органическим циклом Ренкина может использовать отходящее тепло от ряда промышленных процессов в дополнение к существующим системам производства электроэнергии.

Каскадная система ORC — это, по сути, две системы ORC, соединенные вместе, при этом тепло, отводимое от первого ORC, используется в качестве входящего тепла для второго.

Однако, разрабатывая свою модель каскадной системы ORC, доктор Уайт спешит добавить, что существует компромисс между производительностью и стоимостью — в случае развернутых теплообменников общее правило состоит в том, что чем лучше производительность, тем выше большие и дорогие теплообменники.

Он говорит, что компромисс может быть изучен посредством оптимизации и создания так называемого «фронта Парето» — набора оптимальных решений, учитывающих компромисс между двумя вещами.

Если бы достаточно большие теплообменники (в данном конкретном случае более 200 м2) были доступны по цене, то для такой площади можно было бы вырабатывать больше энергии с помощью каскадной системы, чем одноступенчатой ​​системы.

Однако, если бы размер теплообменников был ограничен, вероятно, было бы лучше использовать одноступенчатую систему.

Результаты д-ра Уайта показывают, что в приложениях, где максимальная производительность не является основной задачей, одноступенчатые системы ORC остаются лучшим вариантом. Однако в приложениях, где целью является максимальная производительность, каскадные системы могут производить больше энергии для теплообменников того же размера.

Его статья появилась в результате его работы над проектом NextORC, финансируемым Советом по исследованиям в области инженерных и физических наук (EPSRC).

Новые экологически чистые материалы могут приводить в действие умные устройства, использующие рассеянный свет

Новые экологически чистые материалы могут приводить в действие умные устройства, использующие рассеянный свет

Мы все чаще используем умные устройства, такие как смартфоны, интеллектуальные колонки и носимые датчики здоровья и благополучия, в наших домах, офисах и общественных зданиях. Однако используемые ими батареи могут быстро разряжаться и содержать токсичные и редкие химические вещества, наносящие вред окружающей среде, поэтому исследователи ищут более эффективные способы питания устройств.

Один из способов их питания — преобразование внутреннего света обычных лампочек в энергию аналогично тому, как солнечные панели собирают энергию из солнечного света, известную как солнечные фотоэлектрические элементы. Однако из-за различных свойств источников света материалы, используемые для солнечных панелей, не подходят для сбора внутреннего света.

Теперь исследователи из Имперского колледжа Лондона, Университета Сучжоу в Китае и Кембриджского университета обнаружили, что новые экологичные материалы, которые в настоящее время разрабатываются для солнечных панелей следующего поколения, могут быть полезны для сбора света внутри помещений. Они сообщают о своих выводах сегодня в Advanced Energy Materials .

Соавтор доктор Роберт Хой из отдела материалов компании Imperial сказал: «Благодаря эффективному поглощению света, исходящего от ламп, обычно используемых в домах и зданиях, исследованные нами материалы могут превращать свет в электричество с эффективностью уже в диапазоне коммерческие технологии. Мы также уже определили несколько возможных улучшений, которые позволят этим материалам в ближайшем будущем превзойти характеристики современных внутренних фотоэлектрических технологий ».

Команда исследовала «материалы на основе перовскита», которые были созданы, чтобы обойти проблемы с материалами, называемыми перовскитами, которые были разработаны для солнечных элементов следующего поколения. Хотя перовскиты дешевле в производстве, чем традиционные солнечные панели на основе кремния, и обеспечивают аналогичную эффективность, перовскиты содержат токсичные свинцовые вещества. Это привело к разработке материалов на основе перовскита, которые вместо этого основаны на более безопасных элементах, таких как висмут и сурьма.

Несмотря на то, что эти материалы на основе перовскита более экологичны, они не так эффективно поглощают солнечный свет. Тем не менее, команда обнаружила, что эти материалы намного эффективнее поглощают свет в помещении, а их эффективность является многообещающей для коммерческого применения. Важно отметить, что исследователи продемонстрировали, что мощность, обеспечиваемая этими материалами при внутреннем освещении, уже достаточна для работы электронных схем.

Соавтор, профессор Винченцо Пекуниа из Университета Сучжоу, сказал: «Наше открытие открывает совершенно новое направление в поисках экологически чистых, простых в изготовлении материалов, которые будут надежно питать наши интеллектуальные устройства.

«В дополнение к их экологической природе, эти материалы потенциально могут быть обработаны на нетрадиционных субстратах, таких как пластмассы и ткань, которые несовместимы с традиционными технологиями. Таким образом, материалы на основе перовскита, не содержащие свинца, вскоре могут позволить использовать безбатарейные устройства для носимых устройств. , мониторинг здравоохранения, умные дома и умные города «.