توسط دانشگاه فدرال خاور دور28 سپتامبر 2020یکی از منابع انرژی های تجدیدپذیر — انرژی باد اعتبار: Karsten Würth ، Unsplash
دانشمندان از دانشگاه فدرال خاور دور (FEFU) و انستیتوی اتوماسیون و فرایندهای کنترل شعبه خاور دور آکادمی علوم روسیه (IACP FEB RAS) رابطه بین شکل ذخیره انرژی گرمایی (TES) مورد استفاده بخشهای انرژی تجدید پذیر سنتی و کارایی آنها را مطالعه کرده اند. با استفاده از داده های به دست آمده ، مهندسان طراحی ممکن است بتوانند TES را برای نیازهای خاص بهبود دهند. مقاله مرتبط در انرژی های تجدید پذیر منتشر شده است.
دانشمندان همبستگی بین شکل و کارایی TES را بر اساس مواد تغییر فاز مواد مطالعه کردند. هنگام گرم شدن ، چنین موادی فاز خود را از حالت جامد به حالت مایع تغییر می دهند ، بنابراین انرژی گرما را حفظ می کنند. وقتی دوباره جامد می شوند ، بازدهی انرژی صورت می گیرد. دستگاه های مبتنی بر این اصل در سیستم های پیشرفته انرژی مورد استفاده قرار می گیرند.
با استفاده از یک مدل محاسباتی که قبلاً توسعه یافته بود ، تیم متوجه تأثیر باریک شدن و انبساط TES استوانه ای در روند شارژ (ورودی انرژی) ، ذخیره انرژی و تخلیه (خروجی انرژی) آنها بسته به معیارهای مختلف ترجیهی شدند .
“برای مطالعه شارژ و تخلیه TES با اشکال مختلف ، از شش معیار بهره وری استفاده کردیم. در بعضی موارد ، یک باتری گرمایی که انرژی بیشتری را ذخیره می کند ، بیشترین ارجحیت را دارد. در سایر موارد ، یک واحد با سریعترین زمان شارژ کارآمدترین است . نیکولای لوتسنکو ، یکی از نویسندگان این اثر ، گفت: “برای تخلیه نیز همین گونه است . در برخی موارد به دستگاهی با بیشترین میزان انرژی تولیدی احتیاج دارند و بعضی دیگر ترجیح می دهند دستگاهی با حداکثر زمان نگه داشتن دمای خروجی کمتر از یک مقدار مشخص باشد.” . وی استاد گروه مهندسی انستیتوی پلی تکنیک (دانشکده) ، FEFU ، و یک رئیس آزمایشگاه در IACP FEB RAS. است.
طبق تحقیقات دانشمندان ، انواع TES با دیواره های مستقیم اغلب بیشترین ارجحیت را دارند. با این حال ، شکل یک واحد می تواند به معیارهای کارایی و جزئیات فرآیند ، مانند شرایط مرزی ، دمای انتقال فاز و غیره بستگی داشته باشد. در بعضی از سناریوها ، باریک شدن یا انبساط TES می تواند مفیدتر از دیوارهای مستقیم باشد.
ذخیره انرژی گرمایی همچنین می تواند بخشی از انواع دیگر ذخیره کننده های انرژی باشد ، مانند ذخیره سازی انرژی هوای فشرده آدیاباتیک که برای ذخیره انرژی ارزان از نیروگاه های سنتی در شب یا باتری های خورشیدی و توربین های بادی در شرایط آب و هوایی مناسب استفاده می شود. استفاده از انرژی تولیدی از این واحدهای ذخیره سازی در زمان های اوج مصرف انرژی مانند صبح یا عصر انجام می شود.
“این واحدها انرژی گاز فشرده شده را كه توسط كمپرسورها به درون ظرفهای عظیمی كه می توانند آن را برای مدت طولانی نگه دارند ، ذخیره می كنند. هنگامی كه كمبود انرژی وجود دارد ، گاز فشرده به توربین هایی كه ژنراتورهای نیروگاه را به حركت در می آورند منتقل می شود. اما انباره های انرژی هوا یک بدی دارند: وقتی گاز فشرده و پمپ می شود ، درجه حرارت آن افزایش می یابد ، اما گرما از بین می رود و وقتی گاز از ظروف آزاد می شود ، درجه حرارت آن کاهش می یابد و قبل از انتقال به توربین ، باید دوباره گرم شود. برای این کار ، نیروگاه ها باید سوخت مصرف کنند. سیستم های ذخیره انرژی هوای فشرده آدیاباتیک ، که امروزه در حال توسعه هستند ، باعث می شوند گاز فشرده پس از پمپاژ از طریق TES عبور کند تا فقط پس از آزاد شدن تمام گرمای خود به درون یک ظرف بیاید. ابتدا باید به یک توربین منتقل شود ، از آنجا که انرژی را جذب می کند و گرم می شود دوباره از همان TES عبور می کند. ضریب عملکرد چنین واحدهایی بسیار بیشتر است ، و علاوه بر این آنها محیط بیشتری دارند کاملاً سازگار است ، زیرا هیچ سوختی لازم نیست سوزانده شود و هیچ گونه انتشار گازهای جوی اتفاق نمی افتد. “
