Могут ли «ледяные батареи» охладить наши растущие потребности в энергии?

Исследователи из Техасского университета A & M совершенствуют обманчиво простое решение для нашей все более перегруженной энергетической сетки: здания с ледяным охлаждением.

Этот подход, известный как хранилище тепловой энергии или иногда называется «ледяной батареи», использует энергию для замораживания жидкости в течение ночи, когда большинство людей спят, а спрос на электроэнергию ниже. Этот сохраненный лед растаял, чтобы помочь прохладным температурам здания в часы пик. В случае успеха конечным результатом является снижение использования электроэнергии для кондиционирования воздуха в течение дня, что может снизить общий спрос на энергию и помочь снизить затраты.

Творческие решения, подобные этим, Представлено в Журнал физической химииможет сыграть более заметную роль в ближайшие годы, поскольку рост центров обработки данных искусственного интеллекта, которые требуют постоянного охлаждения, продолжает напрягать и без того напряженную энергетическую сетку.

Бизнес уже использует ледяные батареи

Ледяные батареи уже выходят из лаборатории и работают в реальном мире. Одним из наиболее ярких примеров является культовый, стимулированный 30-этажным одиннадцатилетным небоскребом Мэдисона на Манхэттене, в Манхэттене. Это Как сообщается, использует 500 000 фунтов льда Каждый день, чтобы охладить здание в часы пик. Это примерно эквивалентно трем городским автобусам, наполненным кубиками льда. Trane Technologies Commercial HVAC Americas, компания, ответственная за одиннадцать охлаждения Мэдисона, сказал CBS News Ранее в этом году То, что их использование ледяных батарей снижает общие затраты на охлаждение до 40%.

«Когда все остальные используют свое электричество в середине июля, чтобы охладить свое здание или охладить свои дома, это большая ничья на сетке», – сказал президент Трейн Холли Папер CBS. «Это здание не будет извлекать из этого, потому что оно сделало свой лед вчера вечером».

В последние годы рынок хранения тепловой энергии на основе льда наблюдается значительный рост интереса. Только Трейн (одна из не менее полдюжины компаний, работающих в этом пространстве в США) утверждает, что она сделала более 4000 установок во всем мире. Тем не менее, это представляет только крошечную часть общих структур. У нас есть только США По оценкам шесть миллионов коммерческих зданийПолем

Не все ледяные батареи построены одинаково

Но охлаждение всей этой воды также требует энергии. Вот где входит исследование, проведенное командой Texas A & M. Обычно используются системы батарей. соли гидратов как своего рода химическое связующее, чтобы преобразовать жидкости в лед. В ходе этого процесса преобразования гидраты соли взаимодействуют с различными другими химическими веществами, называемыми «частицами зарождения», чтобы заморозить жидкости. Конкретный тип используемых частиц зародышеобразования и точные температуры, при которых они взаимодействуют, могут значительно повлиять на общую надежность и эффективность систем батареи льда.

Эта сложная химия – то, что исследователи исследовали в своем исследовании. Получение зарождения частиц и состава солевой гидрата может уменьшить количество энергии, необходимой для генерации льда. Использование меньшего количества энергии в этом процессе приводит к большей экономии затрат для владельцев зданий, которые устанавливают эти системы. Химическая композиция также влияет на то, совместимы ли ледяные батареи с конкретными типами систем HVAC или тепловыми насосами. В этом конкретном случае частицы зародышеобразования с элементом бария были лучше запускают заморозку.

«Технология батареи ледяной батареи существует некоторое время»,-профессор и соавтор по бумаге Техас A & M. сказал в заявленииПолем «Но на стороне материала есть проблемы, которые меня интересуют: каков правильный материал при правильной температуре? Можем ли мы сделать его обратимым? Можем ли мы сделать это в течение 30 лет?»

Связанный: [Could aquifers store renewable thermal energy?]

Ледяные батареи могут помочь охладить центры обработки данных ИИ

Центры обработки обработки данных, все чаще используемые для питания передовых моделей искусственного интеллекта, требуют огромного количества электроэнергии. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), центры обработки данных Приходится примерно 1,5% глобального потребления электроэнергии в 2024 году.– Цифра, которая, как ожидается, утроится к 2030 году, поскольку страны гонятся за строительством более быстрых, более мощных систем ИИ. Большая часть этого повышенного спроса на энергию удовлетворяется знакомым источником: ископаемое топливоПолем Экологи предупреждают, что растущая зависимость от природного газа для питания инфраструктуры ИИ может привести к тому, что такие страны, как США отступить по климатическим обязательствам Нацелен на сокращение выбросов углекислого газа.

Потенциальная экономия проходит и за пределы центров обработки данных. Кондиционер составляет около 20% от общей энергии Используйте в домах и предприятиях, цифра, которая может увеличиться до почти 70% в особенно жаркие летние дни. Ледяные батареи, безусловно, не являются серебряной пулей, но их широко распространенное внедрение может помочь остановить поток этой новой энергетической дилеммы. В случае масштабирования они могут снизить общее потребление энергии, что, в свою очередь, уменьшит необходимость создания новых источников энергии. Другими словами, используя ледяные батареи, теоретически может помочь компенсировать необходимость дополнительной мощности на основе ископаемого топлива.

«Мы не хотим решать проблемы сетки, создавая больше электростанций», Шамбергер сказал в заявленииПолем «Это очень дорогостоящее решение, и им придется взимать более высокие ставки в целом».

В некотором смысле, ледяные батареи используют современную химию, чтобы возродить процесс, основанный в прошлом. Как пишет Никола Твилли в своей недавно выпущенной книге ОбморожениеСовременная концепция электрического охлаждения, с которой мы знакомы, не была по -настоящему изобретена до 20 -го века. Перед этим, охлаждение, будь то для столовой или для питания мировой цепочки мяса и продуктов, опиралась на быстрый транспорт плавильного льда.

«Еще в 1907 году Нью -Йорк, уже современный мегаполис, заполненный автомобилями и небоскребами, – пишет Твилли, – полагался на естественный лед, собранные из озер вверх по течению и спустились по реке Гудзон на баржах».

Теперь, более чем через столетие, похоже, что лед может вернуться.