Con la creciente demanda mundial de energías renovables, la tecnología de almacenamiento de energía se ha convertido en una de las tecnologías clave para promover la transición energética. Almacenamiento termoquímico de energíacomo método innovador de almacenamiento de energía, ha atraído gradualmente la atención por sus ventajas de alta densidad, alta eficiencia y almacenamiento a largo plazo.
A diferencia de los métodos físicos tradicionales de almacenamiento de energía, el almacenamiento termoquímico de energía almacena energía térmica en sustancias químicas mediante reacciones químicas y la libera cuando es necesario. Esta tecnología no sólo puede aliviar eficazmente la contradicción entre oferta y demanda de energía, sino también ofrecer una nueva solución para mejorar la fiabilidad de las energías renovables.
¿Qué es el almacenamiento termoquímico de energía?
El almacenamiento termoquímico de energía es un tecnología de almacenamiento de energía que utiliza reacciones químicas para convertir el calor u otra energía en almacenamiento de energía química y reacciona a la inversa para liberar energía cuando es necesario.
La tecnología tiene la capacidad de almacenar grandes cantidades de calor durante largos periodos de tiempo, al tiempo que presenta las ventajas de una alta densidad de almacenamiento de energía y una baja pérdida de calor. En la transformación energética, el almacenamiento termoquímico de energía desempeña un papel clave, y tiene mayor densidad energética y mayor tiempo de almacenamiento que los métodos tradicionales de almacenamiento de energía, por lo que se considera una tecnología candente en el futuro campo del almacenamiento de energía.
Principios del almacenamiento termoquímico de energía
El almacenamiento termoquímico de energía es diferente del almacenamiento convencional de calor sensible y del almacenamiento de calor latente. El proceso de almacenamiento de energía termoquímica implica el cambio de sustancias. El principio es utilizar las propiedades endotérmicas y exotérmicas de las reacciones químicas para almacenar y liberar energía térmica.
El proceso específico es la reacción endotérmica para el proceso de almacenamiento de energía, los reactantes se descomponen en varios productos, los productos resultantes se almacenan por separado, y cuando se produce la necesidad de liberación de energía, el contacto entre los productos se produce con la reacción exotérmica para lograr la liberación de energía térmica.
Características del almacenamiento termoquímico de energía
Se relajan las condiciones de almacenamiento de energía
La energía térmica se convierte en energía química para su almacenamiento, siempre que los productos de la reacción endotérmica se almacenen por separado, no es necesario aumentar las instalaciones de aislamiento y se puede conseguir un almacenamiento de energía a largo plazo y a larga distancia.
Alta densidad de almacenamiento de energía
Debido a la fractura y reorganización de los enlaces químicos en el proceso de reacción química, la densidad de almacenamiento de energía es significativamente mayor que el almacenamiento de energía de calor sensible y calor latente, que es de 8 a 10 veces la de los materiales de calor sensible y más de 2 veces la de los materiales de calor latente.
Baja pérdida de calor
En el proceso de almacenamiento, los productos de la reacción química son relativamente estables, lo que puede reducir la pérdida de calor de la energía y mejorar la eficiencia del almacenamiento energético.
Amplia gama de temperaturas
Los materiales termoquímicos de almacenamiento de energía tienen una amplia gama de aplicaciones a altas temperaturas, especialmente en el campo del almacenamiento de energía a alta temperatura.
Materiales comunes para el almacenamiento termoquímico de energía
Termoquímica de uso común materiales de almacenamiento de energía puede dividirse en sistema de hidróxido metálico, sistema de óxido metálico, sistema de sal hidratada, sistema de carbonato, sistema de descomposición de amoníaco, etc. La temperatura de los distintos materiales es diferente, y puede seleccionarse en función de la necesidad de temperatura de almacenamiento de energía.
Sistema de sal hidratada
En el proceso de almacenamiento de energía de la sal hidratada, el hidrato se descompone térmicamente, se elimina el agua cristalina y la energía térmica se convierte en energía química para su almacenamiento. La sal hidratada tiene las características de no ser tóxica, de baja corrosión, el sistema de sal hidratada se utiliza sobre todo para el almacenamiento termoquímico de energía a baja temperatura, el rango de temperatura aplicable de 50℃ a 150℃ materiales termoquímicos representativos MgSO4-7H2O, SrBr-6H2O, NaS2-5H2O, MgCl26H2O.
Sistema de hidróxido metálico
El sistema de hidróxido metálico se utiliza principalmente para el almacenamiento termoquímico de energía a media temperatura, y los materiales termoquímicos más utilizados son CaO/Ca(OH)2 y MgO/Mg(OH)2, que tienen las ventajas de ser materiales no tóxicos, de bajo precio y de un buen rendimiento cíclico. El intervalo de temperatura aplicable suele ser de 100℃~550℃.
Óxido metálico
Los óxidos metálicos se utilizan a menudo para el almacenamiento termoquímico de energía a alta temperatura, y los materiales termoquímicos más utilizados son el BaO2/BaO y el Co3O4/CoO, que presentan las ventajas de no tener reacciones secundarias, no producir subproductos y ofrecer una buena estabilidad de ciclo. El intervalo de temperatura aplicable suele ser de 400℃~1026℃.
Escenarios de aplicación del almacenamiento termoquímico de energía
El almacenamiento termoquímico de energía a media y baja temperatura puede utilizarse en diversos escenarios de aplicación, como la calefacción central de edificios residenciales, hospitales, centros comerciales y oficinas, así como el aprovechamiento del calor residual industrial en las condiciones de temperatura correspondientes.
En cuanto a la calefacción de edificios, se han realizado numerosos estudios en países como Canadá, Alemania y Austria. El reactor termoquímico se combina con el colector solar.
Y el calor de la energía solar se utiliza para impulsar la reacción termoquímica endotérmica durante el día, y la energía solar se convierte en almacenamiento de energía química, y el aire y el agua de la casa pueden calentarse por la reacción exotérmica inversa por la noche. Dado que el almacenamiento de energía termoquímica tiene excelentes ventajas en el almacenamiento de energía a largo plazo, también puede realizar la calefacción de almacenamiento de energía entre estaciones para edificios.
El rango de temperaturas de funcionamiento del almacenamiento termoquímico de energía a alta temperatura coincide con el de la generación de energía solar de torre, por lo que el almacenamiento termoquímico de energía a alta temperatura se utiliza principalmente en el campo de la generación de energía fototérmica.
La incorporación de sistemas termoquímicos de almacenamiento de energía puede resolver el problema de la fluctuación de la radiación solar, aumentar el tiempo de generación de energía, mejorar el factor de capacidad de generación de energía y reducir el coste de generación de energía. A este respecto, China, Alemania, Australia y otros países están llevando a cabo las investigaciones pertinentes.
Conclusión
La tecnología termoquímica de almacenamiento de energía muestra un gran potencial en los futuros sistemas energéticos por su alta densidad energética, largo tiempo de almacenamiento, baja pérdida de calor y amplia adaptabilidad a la temperatura.
Con el avance de la tecnología y la continua madurez del mercado, el almacenamiento termoquímico de energía se convertirá en una fuerza importante para promover la transformación energética y el desarrollo de las energías renovables. En el futuro panorama energético, desempeñará un papel clave para apoyar firmemente el desarrollo de la energía sostenible en todo el mundo.
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