Περιεχόμενο
Οι μεταβάσεις μεταξύ στερεών, υγρών και αερίων φάσεων υλικών περιλαμβάνουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Η ενέργεια που απαιτείται για τη μετάβαση είναι γνωστή ως λανθάνουσα μεταφορά θερμότητας. Πρόσφατα, οι ερευνητές της εναλλακτικής ενέργειας εξέτασαν τρόπους με τους οποίους αυτή η λανθάνουσα μεταφορά θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποθήκευση ενέργειας έως ότου χρειαστεί. Για παράδειγμα, μια μελέτη του Τμήματος Ενέργειας (DOE) εξετάζει εάν η συγκεντρωμένη ηλιακή ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιήσει τηγμένο αλάτι για αποθήκευση θερμικής ενέργειας.
Ευαίσθητη μεταφορά θερμότητας
Όταν δύο ουσίες με διαφορετικές θερμοκρασίες έρχονται σε επαφή μεταξύ τους, η ουσία με τη μεγαλύτερη θερμοκρασία μεταφέρει θερμότητα στην ουσία με τη χαμηλότερη θερμοκρασία σε μια διαδικασία που ονομάζεται "λογική μεταφορά θερμότητας". Για παράδειγμα, όταν ο ήλιος δύει, ο αέρας γίνεται πιο κρύος και γίνεται πιο δροσερός από το έδαφος. Το έδαφος μεταφέρει κάποια από τη θερμότητά του στον αέρα προκαλώντας το έδαφος να πάρει πιο κρύο και ο αέρας να ζεσταθεί.
Λανθάνουσα μεταφορά θερμότητας
Στο σημείο όπου μια από τις ουσίες είναι έτοιμη να αλλάξει την κατάσταση ή τις φάσεις (στερεό προς υγρό, υγρό προς αέριο κ.λπ.), η θερμότητα μεταφέρεται από μία ουσία χωρίς αντίστοιχη μετατόπιση της θερμοκρασίας στην άλλη ουσία. Αυτή η διαδικασία εκτόξευσης ή απορρόφησης θερμότητας χωρίς μεταβολή της θερμοκρασίας είναι γνωστή ως "λανθάνουσα μεταφορά θερμότητας".
Τύποι
Η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να προστεθεί σε ένα υγρό για να την αλλάξει σε ένα αέριο (δηλαδή το νερό σε ατμό) ονομάζεται "λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης", ενώ η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να προστεθεί σε ένα στερεό για να την αλλάξει ένα υγρό (πάγος στο νερό) είναι η "λανθάνουσα θερμότητα της σύντηξης". Η ποσότητα ενέργειας που πρέπει να προστεθεί για να αλλάξει η φάση ενός γραμμαρίου μιας ουσίας είναι πολύ μεγαλύτερη από την ενέργεια που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας ενός γραμμαρίου της ίδιας ουσίας κατά ένα βαθμό Κελσίου. Η ενέργεια που απαιτείται για να αυξηθεί ο βαθμός ενός γραμμαρίου ονομάζεται "ειδική θερμότητα" της ουσίας. Το νερό έχει ειδική θερμότητα 1 θερμίδων / γραμμάριο ° C και θερμότητα σύντηξης 79,7 cal / γραμ.
Σκέψεις
Η ενέργεια δεν χάνεται κατά τη διάρκεια λανθάνουσας μεταφοράς θερμότητας. Για παράδειγμα, η τήξη πάγου προκαλεί απορρόφηση λανθάνουσας θερμότητας. Όταν το νερό παγώσει, η λανθάνουσα θερμότητα απελευθερώνεται. Ομοίως, όταν το νερό εξατμίζεται, απορροφά ενέργεια, αλλά όταν το νερό συμπυκνώνεται, η ενέργεια απελευθερώνεται.
Οφέλη
Πολλές εναλλακτικές πηγές ενέργειας είναι περιορισμένες επειδή δεν μπορούν να παράσχουν σταθερή παραγωγή ενέργειας. Οι ηλιακές γεννήτριες παράγονται μόνο όταν ο ήλιος λάμπει και οι ανεμογεννήτριες προφανώς λειτουργούν μόνο όταν φυσάει ο άνεμος. Αυτό έχει οδηγήσει σε αυξημένη έρευνα σε χαμηλού κόστους και αποτελεσματικούς τρόπους αποθήκευσης της ενέργειας έως ότου χρειαστεί (για παράδειγμα, για την αποθήκευση της πλεονάζουσας ηλιακής ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται σε μια ηλιόλουστη ημέρα για χρήση κατά τη διάρκεια της νύχτας).
Τα συστήματα αποθήκευσης θερμικής ενέργειας (LHTES) με δυνατότητα αποθήκευσης θερμότητας μπορούν να αποθηκεύουν και να αποβάλλουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας καθώς οι ουσίες τήκονται και στερεοποιούνται. Είναι απαραίτητη μια πρόσθετη έρευνα για να αποφασίσετε ποια υλικά έχουν τα κατάλληλα χαρακτηριστικά που θα μπορούσαν να επιτρέψουν σε όλα, από τα αυτοκίνητα έως τα εργοστάσια, να αξιοποιήσουν αποτελεσματικά τη λανθάνουσα μεταφορά θερμότητας.