Новый способ использования энергии Солнца с помощью цеолитов

   Существует достаточно узкий температурный оптимум биохимических реакций. Например, перегрев человеческого организма всего на несколько градусов в результате борьбы  с микробами или внешнего воздействия приводит его к гибели. Аналогично очень важно сохранение температурного «статус кво» поверхности Земли. Климат меняется вследствие парникового эффекта и излишка тепла, продуцируемого цивилизацией. И это очевидно всем. Тепловое загрязнение Земли, учитывая его инерционность — величайшее экологическое бедствие с потенциально апокалипсическими последствиями При существующей структуре энергоснабжения и даже появлению термоядерной энергетики, учитывая увеличение народонаселения и растущие потребности в энергии, это загрязнение все равно будет увеличиваться. Разве что придумают какие-нибудь эффективные тепловые насосы, способ материализации избытка тепла в твердых фазах и тому подобное. Или же, кроме газовых выбросов, ООН будет квотировать рождаемость в отдельных странах, как это внедрили у себя китайцы. Первое, однако, не подходит для наибольших потребителей энергии — американцев из-за их «демократического эгоизма», второе для  мусульманского мира – по религиозным соображениям.

   Как бы там не совершенствовали использование энергии, Солнце всё равно будет посылать нам её беспрерывно и бесплатно в пределах солнечной постоянной – 1,4 кВт/м квадратной поверхности. Непосредственно ничтожную часть этого «Божьего дара» использует человечество в гелиотехнике, термоэлектрике, тепловых аккумуляторах, основанных на высокой теплоёмкости воды, парафина, расплавов солей и тому подобное. Недавно в Германии начата программа «Сто тысяч солярных крыш». Однако термоэлектрика  для нас всё ещё дорогая экзотика, недешёвые электрические аккумуляторы, к  тому же экологически небезопасные. Аккумуляция  солнечного тепла водяными резервуарами  из покрашенной в черный цвет гальки требует теплоизоляции. Это слишком громоздкий способ поэтому не вышел за экспериментальный рамки.

  Теперь появился принципиально новый способ аккумуляции солнечной энергии – с помощью цеолитов.  Ещё недавно в мире не было известных месторождений цеолитов, не существовало их синтетических аналогов. Первое, второе, а также пионерские разработки по использованию природных цеолитов в гелиотехнике были начаты американскими учёными, последнее – в Массачусетском  технологическом институте и Техасском университете. А в Германии ещё двадцать лет назад работали отопительные котлы на цеолитах.

Цеолиты – это алюмосиликатные кристаллы с мельчайшими соединенными порами в количестве до 50%  их объёма, в которых находятся слабо закрепленные катионы  Na, K, Ca и молекулы воды, последние в количестве 9-17 % по весу. При постепенном нагревании ( иначе кристалл вспенится)  до 200-350 градусов С  вода будет удалена (десорбция), а потом снова поглощена (сорбция) с выделением того же  количества тепла, что пошла на обезвоживание. В этом и заключается  свойство цеолита, как теплового аккумулятора. В отличие от от упомянутых выше способов, которые требуют трудоемкой теплоизоляции, теплота сорбции может сохраняться без оной сколько угодно, даже на морозе, лишь бы материал был герметизированный ( не вакуумированный), потому что иначе он наберет воду из воздуха. Представляется принципиальная схема из двух спаренных адсорберов, в одном из которых с помощью простых гелеоустановок происходит десорбция, а в другом – сорбция, причем обе установки одновременно поставляют горячую воду. Важно, что такая схема способна дискретно поглощать и выделять тепло.

 Герметизированные пакеты с обезвоженным цеолитом можно сберегать в штабелях и использовать при отсутствии солнца.

Сколько циклов сорбции-десорбции выдержит цеолит? Много, принимая во внимание, что закарпатские цеолиты  богаты кремнезёмом, то есть стойкие при высоких температурах и под воздействием кислот. Близкий по свойствам к  закарпатскому мордениту синтетический цеолит «зеолон» работает бесперебойно  два года ( и это не конечный срок), выдерживая 1000 циклов сорбции-десорбции, и не воды, а серного газа.  Цеолиты имеют  такой же химический состав, как и полевые  шпаты – основная составляющая  земной коры, и экологично  безвредны.  Их отходы – ценный полифункциональный мелиорант,  цементная  добавка и так  далее.

Таким образом, если переориентировать научные интересы закарпатских  учених-физиков, которые работают на японцев и американцев, на потребности региона, солнечному Закарпатью с его 10 млрд. тонн цеолитов не страшне  никакой  будущий  энергетический кризис.

 Я.Маслякевич, лауреат Премии Совета Министров СССР, геолог-геохимик

«Вісник Берегівщини» № 9-10, 11.02.2011 г.