storagetechn

Нові системи зберігання примусять сонячну енергію працювати всю ніч

Акумулювання сонячної енергії має вирішальне значення для її безперервного використання, на що впливає хмарність та темрява. За останні кілька років, завдяки акумулюванню, сонячні електростанції почали виробляти додаткову електроенергію в нічний час і в пікові періоди споживання за допомогою збереженої теплової енергії для приведення в рух парової турбіни.

 

Сучасні системи зберігання теплової енергії побудовані на матеріалах, які зберігають відносно мало сонячної енергії на кілограм носія, в наслідок чого потрібно більшу кількість матеріалу за більшої вартості для задоволення вимог до зберігання енергії.

Але зараз дослідники Аргонської національної лабораторії Департаменту енергетики США  розробили недорогу систему зберігання теплової енергії, яка буде значно меншою і продуктивнішою більш ніж в 20 разів за теперішні теплові системи.

За фінансової підтримки Департаменту енергетики з ініціативи SunShot , команда Аргонської національної лабораторії будує дослідно-промисловий прототип високоефективної системи зберігання пасивної теплової енергії (latent heat thermal energy storage LHTES) для тестування. Ініціатива SunShot є спільним національним об’єднанням, метою якого є зробити використання сонячної енергії економічно конкурентоспроможним у порівнянні з іншими формами виробництва електроенергії до 2020 року.

Аргонська система накопичення теплової енергії базується  на «фазовому переході» матеріалу, який під час плавлення накопичує теплову енергію і вивільняє її, коли знову замерзає – подібно до циклу заряду-розряду батареї.

У якості матеріалів зі зміною фаз можуть використовуватись прості солі, такі як звичайна кам’яна сіль (хлорид натрію), але їх застосування в існуючих системах акумулювання тепла обмежене через погану теплопровідності солей.

Проте, Аргонська система LHTES різко покращує провідність цих солей шляхом їх інтеграції з графітовою піною високої теплопровідності. Таке поєднання зменшує загальну кількість матеріалу , необхідного для створення системи і її вартість, роблячи передачу теплової енергії значно ефективнішою і  забезпечує до 8 до 12 годин зберігання енергії, що дозволить електрогенераційним турбінам сонячних електростанцій працювати і вночі.

“Фазо-змінні матеріали, як правило, мають низьку провідність, але цілком відповідають вимогам зберігання теплової енергії,” сказав Діліп Сінгх, лідер термомеханічної групи Аргона. “Висока провідність графітної піни відповідає вимогам до провідності, так що ми подумали: чому б їх не об’єднати”

Пориста графітна піна утримує солі у своїх порах, сприяючи швидкому таненню і заморожуванню. Досліди показали, що, не зважаючи на швидку зміну фаз цей матеріал тримає тепло протягом довгого часу. Після створення і тестування першого прототипу, який за розмірами не перевищував блендер, команда перейшла до створення прототипу, котрий буде більшим в 50 разів за свого попередника.

Хоча, як і раніше, цей прототип набагато  менший, ніж повномасштабні системи електростанцій, та цієї осені  почне тестуватись дослідна модульна система, яка дасть  можливість збільшити потужність завдяки додатковим модулям, котрі, зокрема дадуть змогу знімати тепло з інших джерел. Ця тестова система буде також використана для теплового 3-D моделювання, котре застосують для оцінки ефективності та планування конструкції повномасштабної системи.

“Ми дивимося на розробку повномасштабної системи силової установки як на модульну систему, а дослідна система, яку ми створимо в цьому році, насправді може бути використана в якості одного модуля в рамках повномасштабної системи, яка складатиметься з безлічі модулів, складених та організованих разом, “сказав інженер-механік Венхуа Ю, “Таким чином, показники, які ми отримаємо на тестовому зразку, пропорційно відповідатимуть показникам майбутньої робочої системи.”

Повномасштабна конструкція, як очікується, буде готова задовільнити потреби нинішніх електростанцій, на яких встановлено парові турбіни з робочою температурою приблизно від 450 до 600 градусів Цельсія з використанням хлориду магнію в якості теплоносія. Коли ж новітні надкритичні турбіни двоокису вуглецю – які більш ефективні, ніж парові турбіни, але працюють за більш високої температури 700 градусів за Цельсієм – почнуть використовуватись, то цю ж конструкцію можна буде використовувати і з хлоридом натрію.

 

Першоджерело

Поділитися:

Написати коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *