La tecnologia dell'accumulo termico svolge un ruolo importante nel migliorare la flessibilità della rete elettrica. stoccaggio globale dell'energia di energia rinnovabile e di migliorare l'efficienza di utilizzo dell'energia. Questo articolo illustra il concetto, la classificazione, i tipi, lo sviluppo tecnologico dello scenario di utilizzo, il processo di conversione energetica e le prospettive di accumulo di energia termica.
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1.Che cos'è l'accumulo di energia termica?
La tecnologia di accumulo dell'energia termica (TES) immagazzina temporaneamente l'energia (calore solare, geotermico, calore di scarto industriale, calore di scarto a basso grado, ecc.) riscaldando o raffreddando il mezzo di accumulo dell'energia, in modo che l'energia immagazzinata possa essere utilizzata per la produzione di energia, il riscaldamento e il raffreddamento.
Ad esempio, i liquidi o i solidi vengono utilizzati per immagazzinare l'energia elettrica e termica in eccesso. Il calore immagazzinato viene poi utilizzato per fornire energia termica al generatore per generare elettricità.
2. Tipi di tecnologie di accumulo di energia termica
In base ai diversi principi di accumulo del calore, la tecnologia di accumulo del calore (TES) può essere suddivisa in accumulo di calore sensibile, accumulo di calore a cambiamento di fase e accumulo di calore termochimico.
- Accumulo di calore sensibile (SHS): Immagazzina (o rilascia) calore aumentando (abbassando) la temperatura di materiali solidi o liquidi senza alcun cambiamento di fase.
- Accumulo di calore latente (LHS): Il calore viene immagazzinato in un certo mezzo (o rilasciato dal mezzo) e il mezzo subisce cambiamenti di stato fisico durante il processo di immagazzinamento e rilascio del calore.
- Accumulo termico chimico (TCHS): Il calore viene accumulato e rilasciato attraverso reazioni chimiche endotermiche o esotermiche tra due componenti.
Questi tre tipi di sistemi di accumulo termico coprono un'ampia gamma di temperature di esercizio (generalmente applicate nell'intervallo di temperatura da -40°C a 700°C) e un'ampia gamma di accumuli di energia (generalmente applicati in 10-2250MJ/m3).
3. Vantaggi, svantaggi e scenari applicativi della tecnologia di accumulo dell'energia termica
Rispetto ad altre forme di tecnologia, quella dell'accumulo termico presenta vantaggi unici:
- Trasferimento della domanda. Ridurre i picchi e i livelli di domanda accumulando energia quando la domanda è bassa e rilasciando energia quando la domanda è alta;
- Volatilità dell'integrazione dell'offerta energetica. Ridurre le emissioni di CO2 e i costi assicurando che l'energia venga utilizzata quando è più economica e che ci sia più energia rinnovabile nel mix;
- Integrazione del dipartimento. Migliorare l'efficienza energetica complessiva dei sistemi energetici, dove l'energia fuori picco viene utilizzata per azionare le pompe di calore che possono generare calore da elettricità più economica e calore di scarto da fonti industriali per bilanciare i carichi del sistema energetico;
- Gestione della rete elettrica. Grazie all'implementazione, è possibile alleggerire la pressione sulla rete elettrica e ridurre la necessità di costosi aggiornamenti della rete;
- Accumulo di energia stagionale. Il calore viene immagazzinato in estate per soddisfare la domanda di riscaldamento in inverno, mentre l'energia fredda viene immagazzinata in inverno per soddisfare la domanda di riscaldamento in estate.
Allo stesso tempo, non si possono ignorare gli ostacoli che si incontrano nella sua diffusione:
- Gli scenari di applicazione sono relativamente limitati;
- La tecnologia e i sistemi sono relativamente immaturi;
- L'efficienza della fase di conversione termoelettrica è uno dei suoi fattori limitanti.
4. Processo di conversione energetica dell'accumulo di energia termica
La tecnologia di accumulo termico (TES) utilizza l'elettricità per riscaldare e isolare i materiali, e infine converte il calore in elettricità attraverso un dispositivo di conversione dell'energia.
Le tre fasi principali della conversione termoelettrica sono la conversione dell'energia elettrica in energia termica, l'immagazzinamento dell'energia termica e la riconversione dell'energia termica in energia elettrica.
Perdite energetiche tipiche associate a ciascuna fase di un sistema universale con tecnologia di accumulo termico con un'efficienza di andata e ritorno di 47% (il rapporto tra l'energia restituita alla rete e l'energia estratta dalla rete).
5.Come funzionano i sistemi di accumulo di energia termica?
Il fluido viene immagazzinato in due serbatoi, uno ad alta temperatura e l'altro a bassa temperatura. Il fluido proveniente dal serbatoio a bassa temperatura passa attraverso il collettore o ricevitore solare, dove l'energia solare lo riscalda ad alta temperatura, per poi passare al serbatoio ad alta temperatura per lo stoccaggio.
6.Come viene immagazzinata l'energia termica?
L'accumulo di energia termica consiste nel riscaldare o raffreddare un mezzo per utilizzare l'energia in un secondo momento. Nella sua forma più semplice, questo potrebbe significare l'utilizzo di un serbatoio d'acqua per l'accumulo di calore, dove l'acqua viene riscaldata nei momenti in cui c'è molta energia e l'energia viene poi immagazzinata nell'acqua per essere utilizzata quando l'energia è meno abbondante.
7. Qual è lo stato tecnologico attuale dell'accumulo di energia termica?
La tecnologia di accumulo termico comprende due elementi. Il primo è la conversione dell'energia termica, che comprende non solo la conversione tra energia termica e altre forme di energia, ma anche il trasferimento di energia termica tra diversi vettori materiali; il secondo è lo stoccaggio dell'energia termica.
Cioè lo stato di esistenza dell'energia termica sul supporto materiale, che è teoricamente espresso come le sue caratteristiche termodinamiche. Sebbene esistano molte forme di accumulo di calore, come l'accumulo di calore sensibile, l'accumulo di calore latente e l'accumulo di calore di reazione chimica, esse sono essenzialmente l'energia del movimento termico di un gran numero di molecole in una sostanza.
Pertanto, in senso generale, le proprietà termodinamiche dell'accumulo di energia termica sono le stesse della termodinamica ed entrambe hanno due caratteristiche di misurazione: la qualità, cioè la prima legge e la seconda legge della termodinamica.
8. Direzione tecnica dei materiali per l'accumulo di energia termica
La ricerca sui materiali per l'accumulo di calore si concentra attualmente sui materiali per l'accumulo di calore sensibile e sui materiali a cambiamento di fase, in particolare sui materiali a cambiamento di fase ad alta temperatura con un'elevata densità di accumulo di calore e strutture compatte per i dispositivi di accumulo di calore.
Tra questi, vari sali misti possono essere utilizzati per controllare la temperatura di fusione delle sostanze regolando il rapporto tra diversi sali nell'area di lavoro a temperatura medio-alta.
La temperatura dei materiali di accumulo di calore sensibile non può rimanere stabile durante il processo di rilascio dell'energia e la perdita di calore durante lo scambio termico è elevata. Non è in grado di immagazzinare calore per lungo tempo e la sua capacità di accumulo è bassa e non può soddisfare le attuali esigenze industriali;
L'accumulo di calore chimico sfrutta la reversibilità
L'accumulo di energia termica è un tipo di accumulo di energia chimica, processo di reazione endotermica/esotermica dei materiali di accumulo del calore per immagazzinare e rilasciare calore. Sebbene questo metodo abbia una migliore capacità di accumulo di calore e una perdita di calore relativamente ridotta, deve affrontare la corrosione delle apparecchiature da parte dei materiali di accumulo di calore e il trasferimento di calore. Problemi come la scarsa capacità di trasferimento di massa e la difficoltà di sviluppo dei materiali limitano le applicazioni pratiche;
La tecnologia di accumulo di calore latente utilizza materiali a cambiamento di fase per assorbire o rilasciare calore durante il processo di cambiamento di fase, effettuando così uno scambio di calore, che compensa le carenze dell'accumulo di calore sensibile che non può conservare il calore per lungo tempo. Inoltre, la densità di accumulo dell'energia è elevata e non si verificano reazioni chimiche. Non è dannoso per l'ambiente.
9. Le prospettive dell'accumulo di energia termica
Dal punto di vista delle tendenze di sviluppo globale, lo sviluppo della tecnologia di accumulo di calore è una necessità per la competizione internazionale a lungo termine sulla tecnologia di accumulo di calore, ed è anche un requisito per raggiungere l'obiettivo di neutralità di carbonio del 3060 carbon peak.
In secondo luogo, l'energia termica rappresenta più di 50% della domanda di consumo energetico terminale, il che significa che il valore e lo spazio di sviluppo dello stoccaggio termico non è inferiore a quello dello stoccaggio dell'elettricità. Pertanto, è necessario sviluppare lo stoccaggio dell'energia termica a lungo termine.
Questo è tutto sull'accumulo di energia termica; se siete interessati all'accumulo di energia, potete fare riferimento a I 10 principali produttori di batterie per l'accumulo di energia nel mondo.
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