Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Контакты
      • Разместить статью
Фото: Возобновляемые источники энергии. Pexels. Pixabay
Фото: Возобновляемые источники энергии. Pexels. Pixabay

Использование тепла для хранения возобновляемой энергии

Оборудование и материалы

Опубликовано: 30.03.2020

Обновлено: 27.01.2021

 1730

Насосное тепловое хранилище электроэнергии преобразовывает электричество в тепло с помощью крупномасштабного теплового насоса. Далее это тепло хранится в разогретом материале, таком как вода или гравий, расположенном внутри изолированного резервуара

На данный момент наиболее предпочтительными вариантами генерации низкоуглеродной энергии в больших масштабах считаются ветер и солнце. Однако, несмотря на достигнутые за последние несколько лет усовершенствования технологий в отношении как производительности устройств, так и их стоимости, проблема нестабильности энергогенерации за счет возобновляемых источников не теряет своей актуальности.

Одним из основных решений этой проблемы являются крупномасштабные технологии хранения электроэнергии. Они функционируют в режиме накопления электричества, когда его предложение превышает спрос, а когда происходит обратное, расходуют запас, обеспечивая стабильность электроснабжения при пиковой нагрузке.

Такие технологии, как электрические аккумуляторы, не подходят для решения задач крупномасштабного аккумулирования энергии из-за высокой удельной стоимости хранения. В настоящее время более 99% [1] крупномасштабного накопления электричества реализовано за счет перемещения воды в гидроаккумулирующих электростанциях, когда ее перекачивают между двумя резервуарами насосами, а для повторного производства электроэнергии используют турбины. Однако, этот метод обладает некоторыми ограничениями, связанными, в том числе, с географическими особенностями местности.

Гидроаккумулирующая электростанция

Гидроаккумулирующая электростанция. ENERGY.GOV

Одним из перспективных вариантов хранения энергии является ее накопление методом преобразования электричества в тепло. Эта технология существует уже около десяти лет и в настоящее время испытывается на опытных установках для выработки технологических решений, которые, в итоге, приведут к ее успешной коммерциализации.

Насосное тепловое хранилище преобразовывает электричество в тепло с помощью крупномасштабного теплового насоса. Далее это тепло хранится в разогретом материале, таком как вода или гравий, расположенном внутри изолированного резервуара.

Тепло накапливается в двух больших газотвердых теплообменниках, называемых регенераторами, которые соединены с парой турбомашин (компрессор и турбина), образуя термодинамический цикл. В зависимости от направления потока теплоносителя этот цикл относится к типу «тепловой насос» при накоплении или «тепловой двигатель» [2] в случае расходования энергии.

Преобразование электричества в тепло, которое затем хранится в горячем и холодном резервуарах, происходит в центральном контуре

Преобразование электричества в тепло, которое затем хранится в горячем и холодном резервуарах, происходит в центральном контуре. Pau Farres Antunez, Author provided

Известные технологии

Насосное тепловое хранилище электроэнергии имеет много преимуществ. Используемые в нем процессы преобразования энергетических ресурсов в основном зависят от традиционных технологий и компонентов, таких как теплообменники, компрессоры, турбины и электрические генераторы, которые уже сейчас широко применяются в энергетической и перерабатывающей промышленности. Это впоследствии сократит время, необходимое для проектирования и строительства накопительного теплового хранилища большого размера.

Резервуары для хранения могут быть заполнены распространенными и недорогими материалами, такими как гравий, расплавленные соли или вода. И в отличие от электроаккумуляторов, эти материалы не представляют угрозы для окружающей среды.

Большие емкости с расплавленной солью успешно использовались в течение многих лет на солнечных электростанциях башенного типа, представляющих собой технологию получения возобновляемой энергии, которая в течение последнего десятилетия показывала интенсивный рост.

Солнечная электростанция башенного типа

Солнечная электростанция башенного типа. National Renewable Energy Lab, CC BY-NC-ND

Башенная солнечная электростанция и аккумулятор в виде теплового хранилища электроэнергии имеют много общего. Однако, в то время как первые вырабатывают электроэнергию, накапливая только солнечный свет в виде тепла (а затем преобразуют его в электричество), тепловое хранилище может использовать любой источник - солнечный, ветровой или даже ядерную энергию, среди прочих.

Простота развертывания и компактность

Насосные тепловые электростанции могут располагаться независимо от их географического положения. Например, гидроэлектростанция требует гор и долин, где можно обустроить значительного объема водохранилища. Хранение энергии за счет сжатия воздуха нуждается в больших подземных резервуарах и горных пещерах.

Тепловое хранилище имеет более высокую плотность энергии, чем ее содержится в наполненном водой гидросооружении. Это означает, что для данного запасенного количества энергии требуется меньше места, поэтому воздействие на окружающую среду будет существенно ниже.

Емкости с расплавленной солью для хранения тепловой энергии на солнечной электростанции

Емкости с расплавленной солью для хранения тепловой энергии на солнечной электростанции. Abengoa

Долговечность эксплуатации

Срок службы компонентов теплового хранилища электроэнергии исчисляется десятилетиями. С другой стороны, электрические батареи со временем разлагаются и требуют замены каждые несколько лет. Большинство аккумуляторов электромобилей обычно рассчитаны на пять-восемь лет эксплуатации.

Однако несмотря на то, что есть много вещей, которые делают накопительное тепловое хранение подходящим для крупномасштабного применения, у него есть свои существенные недостатки. И возможно, самым большим из них является относительно скромная его эффективность. Большинство тепловых систем хранения энергии стремятся к эффективности 50-70%. Для сравнения этот показатель у литий-ионных батарей достигает 80-90% или 70-85% у насосных гидросооружений.

В настоящее время в мире уже существуют действующие, реальные образцы подобных систем.

 

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.06.097

2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032116307341

 

Источник: The Conversation

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Температура внутри модели в форме дома из композитного материала с фазовым переходом на 40% ниже температуры окружающей среды. Предоставлено: Texas A&M University College of Engineering

Композитные строительные материалы с фазовым переходом для 3Д-печати

Обновлено: 10.07.2021
 756
Моноблок POLAIR Standard ранцевого типа охлаждает, замораживает и поддерживает необходимый температурный режим во внутреннем объеме холодильных камер

Холодильное оборудование для разных условий эксплуатации

Обновлено: 10.08.2021
 555
Абсорбционные тепловые насосы для систем отопления

Абсорбционные тепловые насосы для систем отопления

Обновлено: 15.02.2020
 1440

Комментарии:

Алексей Поляков

Один из перспективных вариантов хранения тепловой энергии - это ночной режим работы водяных охлаждающих башен-градирен без создания дорогостоящего термостора (системы хранения энергии). Низкопотенциальное тепло в градирнях в ночном малопроизводительном режиме можно использовать для опреснения морской воды или для очистки загрязненной воды через испарение и конденсацию. Дополнительно, за счет низкопотенциального тепла эта очищенная или опресненная вода может охлаждаться до температуры «точки росы» внешнего воздуха и использоваться для квартального кондиционирования воздуха. Сегодняшним технологическим пределом является охлаждение до температуры "влажного термометра". Охлаждение воздуха до точки росы за счет испарения реализовано ранее в кондиционировании, а охлаждение воды - протестировано и доказано.

Георгий Усов

Не очень понятно, но работать должно.

Если вы хотите оставить в этой ветке свой комментарий, то, пожалуйста, напишите об этом на странице с контактами

Недавние публикации

Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

Обновлено: 26.07.2022  636
Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

Обновлено: 21.04.2022  640
Струи пламени нагревают теплообменник в печи с принудительной подачей разогретого воздуха в систему отопления. Service Champions

Отопительные печи с принудительной подачей воздуха в помещение

Обновлено: 07.05.2022  606

Популярные категории

  • Водоснабжение и водоотведение23
  • Системы отопления и охлаждения55
  • Альтернативная энергия57
  • Исследования40
  • Вентиляция и кондиционирование28

Разместить статью

Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

Ссылки:

  • Контакты
  • Разместить статью
  • Конфиденциальность
VK Telegram

© 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

Отправить сообщение об ошибке?

Ошибка:
Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.