С ростом мирового спроса на возобновляемые источники энергии технология хранения энергии стала одной из ключевых технологий, способствующих энергетическому переходу. Термохимическое хранение энергиикак инновационный метод хранения энергии, постепенно привлекает к себе внимание благодаря таким преимуществам, как высокая плотность, высокая эффективность и долговременное хранение.
В отличие от традиционных физических методов хранения энергии, термохимические накопители энергии накапливают тепловую энергию в химических веществах в результате химических реакций и высвобождают ее при необходимости. Эта технология может не только эффективно смягчить противоречие между спросом и предложением энергии, но и предложить новое решение для повышения надежности возобновляемых источников энергии.
Что такое термохимическое хранение энергии?
Термохимические накопители энергии - это инновационный технология хранения энергии использующий химические реакции для преобразования тепла или другой энергии в химическое хранение энергии и вступает в обратную реакцию, высвобождая энергию при необходимости.
Технология способна хранить большое количество тепла в течение длительного времени, обладая при этом такими преимуществами, как высокая плотность хранения энергии и низкие тепловые потери. В процессе преобразования энергетики термохимическое хранение энергии играет ключевую роль, оно обладает более высокой плотностью энергии и более длительным временем хранения, чем традиционные методы хранения энергии, поэтому считается горячей технологией в области хранения энергии будущего.
Принципы термохимического аккумулирования энергии
Термохимические накопители энергии отличаются от традиционных накопителей тепла в виде чувствительного и скрытого тепла. Процесс термохимического накопления энергии включает в себя изменение веществ. Принцип заключается в использовании эндотермических и экзотермических свойств химических реакций для накопления и высвобождения тепловой энергии.
Для процесса накопления энергии используется эндотермическая реакция, при которой реактивы разлагаются на несколько продуктов, полученные продукты хранятся отдельно, а когда возникает необходимость в высвобождении энергии, контакт между продуктами происходит с помощью экзотермической реакции для достижения высвобождения тепловой энергии.
Характеристики термохимических накопителей энергии
Условия хранения энергии ослаблены
Тепловая энергия преобразуется в химическую энергию для хранения, при этом продукты эндотермической реакции хранятся отдельно, нет необходимости увеличивать изоляционные сооружения, и можно обеспечить долговременное и дальнее хранение энергии.
Высокая плотность хранения энергии
Благодаря разрушению и реорганизации химических связей в процессе химической реакции, плотность аккумулирования энергии значительно выше, чем у материалов с чувствительным и скрытым теплом, и составляет 8-10 раз по сравнению с материалами с чувствительным теплом и более чем в 2 раза по сравнению с материалами с латентным теплом.
Низкая потеря тепла
В процессе хранения продукты химической реакции относительно стабильны, что позволяет снизить тепловые потери энергии и повысить эффективность ее хранения.
Широкий диапазон температур
Термохимические материалы для хранения энергии имеют широкий спектр температурных применений, особенно в области высокотемпературного хранения энергии.
Распространенные материалы для термохимических накопителей энергии
Часто используемые термохимические материалы для хранения энергии можно разделить на систему гидроксида металла, систему оксида металла, систему гидратированной соли, карбонатную систему, систему разложения аммиака и так далее. Температура различных материалов отличается, и может быть выбрана в зависимости от необходимости температуры хранения энергии.
Система гидратированных солей
В процессе хранения энергии гидратированной соли, гидрат термически разлагается, кристаллическая вода удаляется, а тепловая энергия преобразуется в химическую энергию для хранения. Гидратированная соль имеет характеристики нетоксичности, низкой коррозии, гидратированная солевая система в основном используется для низкотемпературного термохимического хранения энергии, применимый диапазон температур от 50℃ до 150℃ представитель термохимических материалов MgSO4-7H2O, SrBr-6H2O, NaS2-5H2O, MgCl26H2O.
Система гидроксидов металлов
Система гидроксидов металлов в основном используется для среднетемпературного термохимического хранения энергии, и обычно используются такие термохимические материалы, как CaO/Ca(OH)2 и MgO/Mg(OH)2, которые имеют преимущества нетоксичных материалов, низкой цены и хорошей цикличности. Диапазон применяемых температур обычно составляет 100℃~550℃.
Оксид металла
Оксиды металлов часто используются для высокотемпературного термохимического хранения энергии, и широко применяемыми термохимическими материалами являются BaO2/BaO и Co3O4/CoO, которые обладают такими преимуществами, как отсутствие побочных реакций, отсутствие побочных продуктов и хорошая стабильность цикла. Применяемый диапазон температур обычно составляет 400℃~1026℃.
Сценарии применения термохимических накопителей энергии
Средне- и низкотемпературные термохимические накопители энергии могут применяться в различных сценариях, например, для центрального отопления жилых домов, больниц, торговых центров и офисных зданий, а также для утилизации промышленного тепла при соответствующих температурных условиях.
Что касается отопления зданий, то в таких странах, как Канада, Германия и Австрия, было проведено множество исследований. Термохимический реактор совмещен с солнечным коллектором.
Тепло солнечной энергии используется для запуска эндотермической термохимической реакции в течение дня, а солнечная энергия преобразуется в химический накопитель энергии, и воздух и вода в доме могут нагреваться за счет обратной экзотермической реакции в ночное время. Поскольку термохимические накопители энергии имеют отличные преимущества в долгосрочном хранении энергии, они также могут реализовать межсезонное хранение энергии для отопления зданий.
Диапазон рабочих температур высокотемпературных термохимических накопителей энергии соответствует диапазону температур солнечной генерации, поэтому высокотемпературные термохимические накопители энергии в основном используются в области фототермической генерации энергии.
Добавление термохимических систем хранения энергии может решить проблему колебаний солнечной радиации, увеличить время выработки электроэнергии, повысить коэффициент мощности и снизить стоимость выработки электроэнергии. В этой связи Китай, Германия, Австралия и другие страны проводят соответствующие исследования.
Заключение
Технология термохимического хранения энергии демонстрирует большой потенциал в будущих энергетических системах благодаря высокой плотности энергии, длительному времени хранения, низким потерям тепла и широкой температурной адаптации.
С развитием технологий и постоянным совершенствованием рынка термохимические накопители энергии станут важной силой, способствующей преобразованию энергетики и развитию возобновляемых источников энергии. В будущем энергетическом ландшафте они будут играть ключевую роль в обеспечении мощной поддержки развития устойчивой энергетики во всем мире.
+86 - 18925002618
