Технологія теплових акумуляторів відіграє важливу роль у підвищенні гнучкості глобальне зберігання енергії системи, досягнення стабільного виробництва відновлюваної енергії та підвищення ефективності її використання. У цій статті буде детально розглянуто поняття, класифікацію, види, сценарії розвитку технологій використання, процес перетворення енергії та перспективи використання зберігання теплової енергії.
</img
1.Що таке акумулювання теплової енергії?
Технологія зберігання теплової енергії (TES) тимчасово зберігає енергію (сонячне тепло, геотермальну енергію, відпрацьоване промислове тепло, низькосортне відпрацьоване тепло тощо), нагріваючи або охолоджуючи накопичувач енергії, щоб накопичена енергія могла бути використана для виробництва електроенергії, опалення та охолодження.
Наприклад, рідини або тверді речовини використовуються для зберігання надлишкової електричної та теплової енергії. Збережене тепло потім використовується для забезпечення тепловою енергією генератора, який виробляє електроенергію.
2. Типи технологій зберігання теплової енергії
Відповідно до різних принципів зберігання тепла, технології зберігання тепла (TES) можна розділити на розумне зберігання тепла, зберігання тепла за рахунок фазових змін і термохімічне зберігання тепла.
- Розумне зберігання тепла (SHS): Зберігає (або вивільняє) тепло, підвищуючи (знижуючи) температуру твердих або рідких матеріалів без зміни фази.
- Акумуляція прихованого тепла (LHS): Тепло зберігається в певному середовищі (або виділяється з нього), і середовище зазнає змін у фізичному стані під час процесу зберігання та виділення тепла.
- Термохімічне акумулювання тепла (TCHS): Тепло зберігається і виділяється в результаті ендотермічних або екзотермічних хімічних реакцій між двома компонентами.
Ці три типи систем акумулювання охоплюють широкий діапазон робочих температур (зазвичай застосовуються в діапазоні температур від -40°C до 700°C), а також широкий діапазон накопичення енергії (зазвичай застосовуються в діапазоні 10-2250 МДж/м3).
3. Переваги, недоліки та сценарії застосування технології акумулювання теплової енергії
Порівняно з іншими технологіями, технологія теплового акумулювання має унікальні переваги:
- Переказ на вимогу. Зменшуйте піковий та рівномірний попит, зберігаючи енергію, коли попит низький, та вивільняючи енергію, коли попит високий;
- Інтеграція енергопостачання в умовах нестабільності. Зменшення викидів CO2 та зниження витрат шляхом забезпечення використання енергії тоді, коли вона дешевша, та з більшою часткою відновлюваної енергії;
- Інтеграція відділів. Підвищення загальної енергоефективності енергосистем, де непікова потужність використовується для роботи теплових насосів, які можуть генерувати тепло з дешевшої електроенергії та відпрацьованого тепла від промислових джерел, щоб збалансувати навантаження на енергосистему;
- Управління електромережами. Завдяки розгортанню можна зменшити навантаження на електромережу і знизити потребу в дорогій модернізації електромережі;
- Сезонне зберігання енергії. Тепло зберігається влітку, щоб задовольнити попит на опалення взимку, тоді як холодна енергія зберігається взимку, щоб задовольнити попит на опалення влітку.
Водночас не можна ігнорувати перешкоди, з якими стикається її розгортання:
- Сценарії застосування відносно обмежені;
- Технології та системи відносно незрілі;
- Ефективність термоелектричного етапу перетворення є одним з обмежуючих факторів.
4. Процес перетворення енергії при зберіганні теплової енергії
Технологія накопичення тепла (TES) використовує електроенергію для нагрівання та ізоляції матеріалів, а потім перетворює тепло назад в електрику за допомогою пристрою перетворення енергії.
Три основні етапи термоелектричного перетворення - це перетворення електричної енергії в теплову, зберігання теплової енергії та перетворення теплової енергії назад в електричну.
Типові втрати енергії, пов'язані з кожним кроком в універсальній системі акумулювання теплової енергії з коефіцієнтом корисної дії 47% (відношення потужності, що повертається в мережу, до потужності, що відбирається з мережі).
5.Як працюють системи накопичення теплової енергії?
Рідина зберігається у двох резервуарах - одному з високою температурою, а іншому - з низькою. Рідина з низькотемпературного бака проходить через сонячний колектор або ресивер, де сонячна енергія нагріває її до високої температури, після чого вона потрапляє до високотемпературного бака для зберігання.
6.Як зберігається теплова енергія?
Зберігання теплової енергії означає нагрівання або охолодження середовища для використання енергії, коли вона знадобиться пізніше. У найпростішій формі це може означати використання резервуара з водою для зберігання тепла, де вода нагрівається в періоди, коли є багато енергії, а потім енергія зберігається у воді для використання, коли енергії стає менше.
7. Який поточний технологічний стан зберігання теплової енергії?
Технологія акумулювання теплової енергії складається з двох елементів. Перший - перетворення теплової енергії, що включає не тільки перетворення між тепловою енергією та іншими видами енергії, але й передачу теплової енергії між різними матеріальними носіями; другий - зберігання теплової енергії.
Тобто стан існування теплової енергії на матеріальному носії, який теоретично виражається як її термодинамічні характеристики. Хоча існує багато форм акумулювання тепла, наприклад, чуттєве акумулювання тепла, приховане акумулювання тепла та акумулювання тепла хімічних реакцій, по суті, це енергія теплового руху великої кількості молекул у речовині.
Тому, в загальному сенсі, термодинамічні властивості акумулювання теплової енергії такі ж, як і термодинамічні, і обидва мають дві вимірювальні характеристики: якість, тобто перший закон і другий закон термодинаміки.
8. Технічний напрямок матеріалів для зберігання теплової енергії
Дослідження матеріалів для зберігання тепла наразі зосереджені на чутливих матеріалах для зберігання тепла та матеріалах з фазовими змінами, особливо високотемпературних матеріалах з фазовими змінами з високою щільністю зберігання тепла та компактними структурами пристроїв для зберігання тепла.
Серед них різні змішані солі можуть бути використані в Керування температурою плавлення речовин шляхом регулювання співвідношення різних солей в середньо-високотемпературній робочій зоні привернуло увагу багатьох дослідників.
Температура розумних матеріалів для зберігання тепла не може залишатися стабільною під час процесу виділення енергії, а втрати тепла під час теплообміну великі. Він не може зберігати тепло протягом тривалого часу, а його теплоємність низька, що не може відповідати сучасним промисловим вимогам;
Хімічне акумулювання тепла використовує реверсивний
Акумуляція теплової енергії - це один з видів хімічне зберігання енергії, ендотермічний/екзотермічний процес реакції теплоаккумулюючих матеріалів для зберігання та віддачі тепла. Хоча цей метод має кращу теплоємність і відносно невеликі тепловтрати, він стикається з корозією обладнання під впливом теплоаккумулюючих матеріалів і теплопередачі. Такі проблеми, як низька масообмінна здатність і складність у розробці матеріалів, обмежують практичне застосування;
Технологія накопичення прихованої теплоти використовує матеріали з фазовими переходами для поглинання або виділення тепла під час процесу фазових змін, здійснюючи таким чином теплообмін, що компенсує недоліки звичайного накопичення тепла, яке не може зберігати тепло протягом тривалого часу. Крім того, щільність зберігання енергії велика, і не відбувається жодної хімічної реакції. Завдає шкоди екологічному середовищу.
9. Перспективи зберігання теплової енергії
З точки зору глобальних тенденцій розвитку, розвиток технологій зберігання тепла є необхідністю для довгострокової міжнародної конкуренції технологій зберігання тепла, а також вимогою для досягнення мети вуглецевої нейтральності до 3060 року, коли буде досягнутий вуглецевий пік.
По-друге, на теплову енергію припадає понад 501ТП3Т кінцевого попиту на енергоспоживання, а це означає, що значення і простір для розвитку накопичувачів теплової енергії не менші, ніж у накопичувачів електроенергії. Тому розвиток довгострокового зберігання теплової енергії є необхідним.
Це все про зберігання теплової енергії, якщо ви зацікавлені в зберіганні енергії, ви можете звернутися до Топ-10 світових виробників акумуляторів для зберігання енергії.
Проектування акумуляторних систем зберігання енергії: живлення майбутнього
Ця стаття заглиблюється в тонкощі проектування акумуляторних систем зберігання енергії, досліджуючи їхні компоненти, принципи роботи, сценарії застосування, концепції дизайну та фактори оптимізації.
ДБЖ - надійне рішення для резервного живлення
У цій статті ми обговоримо важливість накопичувачів енергії ДБЖ і те, як вони можуть значно розширити можливості резервного живлення. Починаємо вивчати особливості та переваги накопичувачів енергії ДБЖ.
За рішеннями для зберігання акумуляторів лічильників та сценаріями застосування
Резерви проектів зі зберігання електроенергії в усьому світі стрімко зростають. У цій статті ми дізнаємося, що стоїть за лічильником акумуляторних батарей.
+86 - 18925002618
