Новости

Хранение энергии из возобновляемых источников за счет накопления тепловой энергии

Исследователи из шведского Королевского технологического института KTH разработали высокотемпературную систему хранения тепловой энергии с уплотненным слоем (TES), которую можно использовать для хранения электроэнергии, вырабатываемой крупномасштабными возобновляемыми источниками энергии.
Тепловая система мощностью 49,7 киловатт-часа (кВтч·ч ) основана на хранении тепла в «набивных слоях», где носитель тепла запечатан в изолированном контейнере. Он включает в себя механизмы теплопередачи внутри самой системы.
«Разумные ТЭС с набивным слоем накапливают тепловую энергию, нагревая и охлаждая твердые частицы с помощью теплоносителя (HTF), который течет через слои», — пояснили ученые. «Предыдущие исследования показали, что ТЭС с уплотненным слоем могут иметь несколько преимуществ: дешевый материал для хранения; широкий диапазон рабочих температур; непосредственный теплообмен между теплоносителем и аккумулирующим материалом; повышенная химическая стабильность с ограниченной деградацией и коррозией».
В системе используются трубопроводы с четырьмя дроссельными клапанами, которые обеспечивают последовательные термические циклы, а также электрический нагреватель и регулятор массового расхода для контроля заряда и разряда. Нагреватель состоит из четырех отдельных нагревательных блоков мощностью 15 кВт каждый и может работать независимо в зависимости от массового расхода воздуха, заданной температуры на выходе и мощности нагрева.
«Перед электронагревателем установлен предохранительный клапан, обеспечивающий максимальное избыточное давление в системе трубопроводов и ТЭС 0,3 бар, что ограничивает риски, связанные с экспериментальной установкой», — уточнили в группе, отметив, что температура воздуха на входе и массовый расход являются основными рабочими переменными, влияющими на термодинамическое поведение системы. «Поскольку TES часто действует как буфер, массовый расход воздуха, вероятно, будет меняться во время работы».
Регулятор массового расхода воздействует на специальный компрессор, который, в свою очередь, позволяет определять массовый расход воздуха.



Прототип рассчитан на работу при массовом расходе воздуха 28,7 г/с, температуре воздуха на входе 600°С при заряде и 25°С при разряде и атмосферном давлении. Во время работы за 2-часовым процессом заряда следует 20-минутная выдержка и 2-часовая фаза разряда.
Термодинамические характеристики системы оценивались с учетом различных профилей динамического массового расхода во время фазы загрузки. «Скорость массового расхода воздуха контролировалась на этапе разряда, чтобы обеспечить постоянную выходную тепловую мощность в течение длительных периодов времени», — сказали в группе. «Наконец, короткие рабочие циклы были выполнены и оценены в сравнении с базовыми условиями работы».
Система достигла общего теплового КПД примерно 70%. Во время последовательных коротких термических циклов эффективность заряда снизилась примерно на 18%, а эффективность разряда увеличилась на 35%. Испытание также показало, что переменный массовый расход воздуха во время процесса зарядки отрицательно влияет на производительность TES и что стратегии управления массовым расходом воздуха могут снизить общую производительность системы до 7%.

Источник: sciencedirect
Наука и инновации
Made on
Tilda