19.02.2026

Будущее автономного отопления: Учёные создали теплоноситель, способный хранить солнечную энергию месяцами

Содержание статьи:

Отопление зданий составляет почти половину мирового спроса на энергию, и большая часть этого тепла по-прежнему получается путём сжигания ископаемого топлива (газа, угля, нефтепродуктов). Переход на солнечную энергию является логичным шагом, однако отрасль постоянно сталкивается с фундаментальной проблемой: как сохранить избыток летнего тепла для использования зимой? Ведь традиционные буферные ёмкости[1] с водой остывают за считанные дни.

Решение этой проблемы предложила команда исследователей из Калифорнийского университета (Санта-Барбара и Лос-Анджелес). Они разработали инновационную систему молекулярного хранения солнечной тепловой энергии (MOST), которая работает как многоразовая химическая батарея для тепла.

Прорыв описан в издании Science и подробно разобран порталом Ars Technica.

Вдохновение от природы: как повреждение ДНК помогло физикам

Предыдущие попытки создания систем MOST сталкивались с низкой энергоёмкостью, быстрой деградацией материалов или необходимостью использования токсичных растворителей. Чтобы обойти эти ограничения, учёные вдохновились процессом… солнечного ожога.

Под воздействием жёсткого ультрафиолета соседние звенья нашей ДНК (тимины) могут «свариваться» между собой, образуя напряжённую структуру – изомер Дьюара. Для биологии это мутация, но с точки зрения физики – это идеальная микроскопическая пружина. Чтобы создать такую связь, солнце затрачивает энергию, которая остаётся «запертой» внутри молекулы.

Учёные синтезировали искусственную молекулу (производную 2-пиримидона), которая работает по тому же принципу:

Зарядка: под воздействием солнечных лучей молекула меняет свою геометрию, скручиваясь в сложные двойные кольца.
Хранение: в таком «взведённом» состоянии жидкость может храниться при комнатной температуре до 481 дня (около 16 месяцев) без потери энергии.
Отдача тепла: когда нужно обогреть помещение, жидкость пропускают через фильтр с кислотным катализатором. Молекула мгновенно «распрямляется», высвобождая всю накопленную энергию в виде чистого тепла, способного даже вскипятить воду.

Иллюстрация принципа работы молекулярной пружины: процесс накопления солнечной энергии и ее мгновенного высвобождения в виде тепла.

Рекордные показатели для систем отопления

Новый жидкий теплоноситель показал феноменальные результаты:

Плотность энергии: 1,65 МДж/кг. Это почти вдвое больше, чем у современных литий-ионных аккумуляторов, и значительно выше всех предыдущих разработок MOST.
Безопасность: в отличие от ранних аналогов, новое вещество является жидкостью при комнатной температуре и не требует разведения токсичными растворителями (такими как толуол). Оно совместимо с водной средой, что делает его безопасным для бытового использования в жилых домах.
Долговечность: в ходе испытаний система прошла 20 циклов заряда-разряда с нулевой деградацией. Это полноценное «многоразовое топливо».

Как это будет выглядеть в частных домах?

Стоит сразу подчеркнуть: на данный момент таких готовых систем на рынке не существует, технология находится на стадии лабораторных разработок. Тем не менее исследователи уже имеют чёткое концептуальное видение того, как MOST-системы будут интегрироваться в инфраструктуру жилья в будущем:

На крыше будут устанавливаться специальные солнечные коллекторы, через которые будет циркулировать «разряженный» жидкий теплоноситель.
Под воздействием солнца жидкость будет аккумулировать энергию и просто стекать в резервуар-накопитель (например, в подвале или котельной).
Зимой, когда возникнет потребность в тепле, небольшой насос будет подавать заряженную жидкость в реакционную камеру с катализатором.
Выделяемое в ходе химической реакции тепло через классический теплообменник будет передаваться воде, циркулирующей в обычной системе отопления (радиаторы или тёплый пол).
«Отработанная» жидкость будет возвращаться в бак для ожидания следующего летнего заряда.

Текущие вызовы

Несмотря на революционность, технология ещё требует доработки. Главная проблема заключается в том, что текущая версия молекулы поглощает только ультрафиолет (UV-A и UV-B), что составляет около 5% солнечного спектра. Остальная часть света проходит сквозь неё безрезультатно.

Поэтому учёным ещё предстоит повысить квантовый выход (то есть процент молекул, которые реально «заряжаются» от попадания на них света) и решить вопрос нейтрализации катализатора в замкнутом контуре.

Вывод и размышления об этой технологии

Сегодня главным трендом в энергоэффективном отоплении являются тепловые насосы в связке с солнечными электростанциями (СЭС). Однако их главный недостаток – сезонный дисбаланс: летом у нас избыток энергии, а зимой, когда потребность в тепле максимальна, генерация падает в разы. Технология MOST, по сути, решает главную «головную боль» теплотехники – сезонное аккумулирование тепла без теплопотерь.

Для монтажников и инженеров появление таких систем в будущем не означает отказа от классической сантехники. Напротив, эта технология идеально интегрируется с низкотемпературными системами (тёплый пол, тёплые стены), которые уже сегодня являются стандартом современного строительства. Поскольку процесс высвобождения тепла происходит через теплообменник, внутренний контур дома останется традиционным (вода или пропиленгликоль, циркуляционные насосы, коллекторные узлы).

Пока химические аккумуляторы тепла проходят лабораторные испытания и готовятся к коммерциализации, владельцам домов не нужно ничего придумывать нового – фокус в отоплении по-прежнему направлен на подготовку инфраструктуры: качественное утепление здания и монтаже низкотемпературной водяной системы отопления.

Такое здание будет готово к подключению любого инновационного источника тепла – будь то современный конденсационный котёл, тепловой насос или жидкая химическая батарея будущего.