Com a crescente procura mundial de energias renováveis, a tecnologia de armazenamento de energia tornou-se uma das tecnologias-chave para promover a transição energética. Armazenamento termoquímico de energiacomo um método inovador de armazenamento de energia, tem atraído gradualmente a atenção devido às suas vantagens de alta densidade, alta eficiência e armazenamento a longo prazo.
Ao contrário dos métodos tradicionais de armazenamento físico de energia, o armazenamento termoquímico de energia armazena energia térmica em produtos químicos através de reacções químicas e liberta-a quando necessário. Esta tecnologia pode não só atenuar eficazmente a contradição entre a oferta e a procura de energia, mas também fornecer uma nova solução para melhorar a fiabilidade das energias renováveis.
O que é o armazenamento termoquímico de energia?
O armazenamento termoquímico de energia é uma tecnologia de armazenamento de energia que utiliza reacções químicas para converter calor ou outra energia em armazenamento de energia química e reage em sentido inverso para libertar energia quando necessário.
A tecnologia tem a capacidade de armazenar grandes quantidades de calor durante longos períodos de tempo, com as vantagens de uma elevada densidade de armazenamento de energia e de uma baixa perda de calor. Na transformação da energia, o armazenamento termoquímico de energia desempenha um papel fundamental e tem uma densidade de energia mais elevada e um tempo de armazenamento mais longo do que os métodos tradicionais de armazenamento de energia, pelo que é considerado uma tecnologia quente no futuro domínio do armazenamento de energia.
Princípios do armazenamento termoquímico de energia
O armazenamento termoquímico de energia é diferente do armazenamento convencional de calor sensível e do armazenamento de calor latente. O processo de armazenamento termoquímico de energia envolve a alteração de substâncias. O princípio consiste em utilizar as propriedades endotérmicas e exotérmicas das reacções químicas para armazenar e libertar energia térmica.
O processo específico é a reação endotérmica para o processo de armazenamento de energia, os reagentes são decompostos em vários produtos, os produtos resultantes são armazenados separadamente e, quando ocorre a necessidade de libertação de energia, o contacto entre os produtos ocorre com uma reação exotérmica para conseguir a libertação de energia térmica.
Caraterísticas do armazenamento termoquímico de energia
As condições de armazenamento de energia são flexíveis
A energia térmica é convertida em energia química para armazenamento, desde que os produtos da reação endotérmica sejam armazenados separadamente, não há necessidade de aumentar as instalações de isolamento, e o armazenamento de energia a longo prazo e a longa distância pode ser conseguido.
Elevada densidade de armazenamento de energia
Devido à fratura e reorganização das ligações químicas no processo de reação química, a densidade de armazenamento de energia é significativamente mais elevada do que o armazenamento de energia de calor sensível e de calor latente, que é 8 a 10 vezes superior à dos materiais de calor sensível e mais de 2 vezes superior à dos materiais de calor latente.
Baixa perda de calor
No processo de armazenamento, os produtos da reação química são relativamente estáveis, o que pode reduzir a perda de calor da energia e melhorar a eficiência do armazenamento de energia.
Ampla gama de temperaturas
Os materiais termoquímicos de armazenamento de energia têm uma vasta gama de aplicações a altas temperaturas, especialmente no domínio do armazenamento de energia a altas temperaturas.
Materiais comuns para armazenamento termoquímico de energia
Produtos termoquímicos comummente utilizados materiais de armazenamento de energia pode ser dividido em sistema de hidróxido de metal, sistema de óxido de metal, sistema de sal hidratado, sistema de carbonato, sistema de decomposição de amoníaco e assim por diante. A temperatura dos diferentes materiais é diferente e pode ser selecionada de acordo com a necessidade de temperatura de armazenamento de energia.
Sistema de sais hidratados
No processo de armazenamento de energia do sal hidratado, o hidrato é decomposto termicamente, a água cristalina é removida e a energia térmica é convertida em energia química para armazenamento. O sal hidratado tem as caraterísticas de não tóxico, baixa corrosão, o sistema de sal hidratado é usado principalmente para armazenamento de energia termoquímica de baixa temperatura, a faixa de temperatura aplicável de 50 ℃ a 150 ℃ materiais termoquímicos representativos MgSO4-7H2O, SrBr-6H2O, NaS2-5H2O, MgCl26H2O.
Sistema de hidróxido de metal
O sistema de hidróxido de metal é usado principalmente para armazenamento de energia termoquímica de temperatura média, e os materiais termoquímicos comumente usados são CaO/Ca(OH)2 e MgO/Mg(OH)2, que têm as vantagens de materiais não tóxicos, baixo preço e bom desempenho de ciclismo. A faixa de temperatura aplicável é geralmente 100 ℃ ~ 550 ℃.
Óxido metálico
Os óxidos metálicos são frequentemente usados para armazenamento de energia termoquímica de alta temperatura, e os materiais termoquímicos comumente usados são BaO2/BaO e Co3O4/CoO, que têm as vantagens de não ter reações laterais, sem subprodutos e boa estabilidade de ciclo. A faixa de temperatura aplicável é geralmente 400 ℃ ~ 1026 ℃.
Cenários de aplicação do armazenamento termoquímico de energia
O armazenamento termoquímico de energia a média e baixa temperatura pode ser utilizado em vários cenários de aplicação, como o aquecimento central de edifícios residenciais, hospitalares, comerciais e de escritórios, bem como a utilização de calor residual industrial nas condições de temperatura correspondentes.
No que diz respeito ao aquecimento de edifícios, foram efectuados muitos estudos em países como o Canadá, a Alemanha e a Áustria. O reator termoquímico é combinado com o coletor solar.
E o calor da energia solar é utilizado para impulsionar a reação termoquímica endotérmica durante o dia, e a energia solar é convertida em armazenamento de energia química, e o ar e a água na casa podem ser aquecidos pela reação exotérmica inversa à noite. Uma vez que o armazenamento termoquímico de energia tem excelentes vantagens no armazenamento de energia a longo prazo, também pode realizar o aquecimento de edifícios com armazenamento de energia em várias estações do ano.
A gama de temperaturas de funcionamento do armazenamento termoquímico de energia a alta temperatura é compatível com a da produção de energia solar em torre, pelo que o armazenamento termoquímico de energia a alta temperatura é utilizado principalmente no domínio da produção de energia fototérmica.
A adição de sistemas termoquímicos de armazenamento de energia pode resolver o problema da flutuação da radiação solar, aumentar o tempo de produção de energia, melhorar o fator de capacidade de produção de energia e reduzir o custo da produção de energia. A este respeito, a China, a Alemanha, a Austrália e outros países estão a realizar investigação relevante.
Conclusão
A tecnologia de armazenamento termoquímico de energia apresenta um grande potencial nos futuros sistemas energéticos, graças à sua elevada densidade energética, longo tempo de armazenamento, baixa perda de calor e grande adaptabilidade à temperatura.
Com o avanço da tecnologia e a contínua maturidade do mercado, a armazenagem termoquímica de energia tornar-se-á uma força importante para promover a transformação energética e o desenvolvimento das energias renováveis. No futuro panorama energético, desempenhará um papel fundamental no fornecimento de um forte apoio ao desenvolvimento da energia sustentável a nível mundial.
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