Електрика з тепла, яке заводи випускають у повітря + test

Зміст

• Енергія тікає у вікно
• Чому низькотемпературне тепло є проблемою
• Ідея зі Швеції
• Газ, який дихає
• Без турбін і з роботою від 50 °C
• Від випробувань до продукту
• Сталь, водень і папір
• Центри обробки даних у центрі уваги
• Що з цього можуть винести студенти
• Підсумок
• П’ять запитань: чи зможеш ти спіймати тепло, що тікає? (тест)

⇑Енергія тікає у вікно

Європа хоче досягти нульових чистих викидів до 2050 року. Напрям здається зрозумілим: менше викопного палива, більше сонця й вітру. Видобуток вугілля й далі скорочується, а сонячна та вітрова енергетика посідає дедалі важливіше місце в енергетичному балансі.

Проте є проблема, про яку говорять рідше, ніж про панелі й вітряки. Близько 70% виробленої енергії марнується як тепло, що просто опиняється в атмосфері. Це не абстрактна втрата: вона впливає на вуглецевий слід і витрати енергоємних галузей, а ще й нагріває довкілля.

⇑Чому низькотемпературне тепло є проблемою

Підприємства можуть повертати відпрацьоване тепло, але це не завжди економічно виправдано. Коли тепло низької якості, тобто нижче 100 °C, такі рішення зазвичай не окупаються.

Результат? Уже вироблена енергія втрачається марно.

⇑Ідея зі Швеції

Цієї проблеми взялася розв’язувати шведська компанія ZIGRID. Проєкт називається ZiGrid Technology, і його англійська назва добре передає амбіцію: Shifting Waste Heat from Problem to Power, або приблизно «перенести відпрацьоване тепло з категорії проблеми до категорії енергії».

Звідки взялася ця тема? Координатор проєкту Ларс Біргінг (Lars Birging) вказує на власний досвід команди: «Один із наших засновників глибоко розумів проблему залишкового тепла обробної промисловості.» Подальші дослідження та візити в інші галузі показали, що відпрацьоване тепло є серйозною проблемою, а не дивиною одного сектору.

⇑Газ, який дихає

Принцип можна пояснити без формул. Технологія бере залишкове тепло температурою 50–80 °C і використовує його для нагрівання та розширення газу. Речовина циклічно розширюється й стискається, трохи як легені, що постійно вдихають і видихають повітря.

«Силу цього циклічного руху ми використовуємо за допомогою гідравліки, яка приводить у рух генератор для вироблення електроенергії», — пояснює Біргінг.

⇑Без турбін і з роботою від 50 °C

Найцікавіше те, чого в цій системі немає. «Унікальною цю технологію робить те, що вона не використовує турбін», — наголошує координатор. За словами її творців, саме тому пристрій зберігає вищу ефективність за низьких температур і може працювати вже від 50 °C.

Варто зібрати разом числа, що з’являються в цій історії:

• близько 70% — частка виробленої енергії, що виходить в атмосферу у вигляді тепла,
• нижче 100 °C — для такого прохолодного тепла його повернення зазвичай не окупається,
• 50–80 °C — діапазон залишкового тепла, з яким працює технологія ZIGRID,
• 50 °C — температура, від якої система вже може працювати.

⇑Від випробувань до продукту

Проєкт отримав підтримку Європейської ради з інновацій (EIC). Мета полягала в підготовці технології до ринку, і попутно компанія аналізувала, де її можна продавати. Загальна вартість проєкту становила 4 147 365 євро, з яких внесок ЄС — 2 499 999 євро. Робота тривала з 1 березня 2024 року до 31 серпня 2026 року.

«Ідея полягала в тому, щоб від випробувань на об’єктах клієнтів перейти до оптимізації та забезпечення якості нашого продукту», — каже Біргінг. Для цього створили технічну команду, яка займалася проблемами масштабування.

⇑Сталь, водень і папір

Конфігурації різних розмірів випробовували в металургійній промисловості. Результати порівнювали з результатами виробників водню та целюлозно-паперової промисловості.

Не все минуло гладко. «На одному з наших пілотних майданчиків нам довелося мати справу з вищими температурами, ніж ми очікували, але це допомогло нашому розвитку», — визнає Біргінг. Команда визначила ключові ділянки для вдосконалення та перетворила результати на технічний план робіт, узгоджений із бізнес-планом.

⇑Центри обробки даних у центрі уваги

Де ця технологія могла б бути найкориснішою? Команда вказує на центри обробки даних, які виділяють багато тепла. «Вони дуже добре пасують до нашого рішення і стали нашим найстратегічнішим сегментом», — каже Біргінг. Компанія вважає цей сегмент найважливішим зі стратегічного погляду.

Наступні кроки — сертифікація, нарощування виробничих потужностей і підписання угод із клієнтами, серед яких виробники водню та центри обробки даних. Усі ці зусилля мають підтримати енергетичні та кліматичні цілі ЄС.

⇑Що з цього можуть винести студенти

Ця історія показує, що енергетичний перехід — це не лише нові вітрові електростанції й дахи, повні панелей. Не менш важливе питання, що робити з уже виробленою енергією, яка тікає просто зараз. Для студентів енергетики, машинобудування чи екологічної інженерії це добрий приклад того, як проста фізика, газ, що розширюється й стискається, може перетворитися на продукт із бізнес-планом, випробуваннями на сталеливарному заводі та списком клієнтів. А для майбутніх програмістів є цікавинка: тепло серверної, сьогодні прикрий клопіт, для цієї компанії є сировиною.

⇑Підсумок

У проєкті ZiGrid Technology шведська компанія ZIGRID розробляє систему, що перетворює відпрацьоване тепло температурою 50–80 °C на електроенергію, без турбін, завдяки газу, який циклічно розширюється й стискається, та гідравлічній системі. Технологію випробували в металургійній промисловості, а тепер компанія прагне сертифікації, більшого виробництва та клієнтів, як-от центри обробки даних і виробники водню.

⇑П’ять запитань: чи зможеш ти спіймати тепло, що тікає? (тест)