stringtranslate.com

Накопление тепловой энергии

Башня централизованного теплоснабжения от Тайсса около Кремса-на-Дунае в Нижней Австрии с тепловой мощностью 2 ГВт-ч
Башня для хранения тепловой энергии была открыта в 2017 году в Больцано , Южный Тироль , Италия.
Строительство соляных резервуаров на генерирующей станции Солана , которые обеспечивают хранение тепловой энергии для обеспечения генерации в ночное время или в период пикового спроса. [1] [2] Установка мощностью 280 МВт рассчитана на обеспечение шестичасового хранения энергии. Это позволяет установке вырабатывать около 38 процентов своей номинальной мощности в течение года. [3]

Хранение тепловой энергии ( TES ) — это хранение тепловой энергии для последующего повторного использования. Используя самые разные технологии, оно позволяет хранить излишки тепловой энергии в течение часов, дней или месяцев. Масштабы как хранения, так и использования варьируются от малых до больших — от отдельных процессов до района, города или региона. Примерами использования являются балансировка спроса на энергию между дневным и ночным временем, хранение летнего тепла для зимнего отопления или зимнего холода для летнего охлаждения ( сезонное хранение тепловой энергии ). Носители хранения включают в себя резервуары с водой или ледяной шугой, массы естественной земли или коренной породы, доступные с помощью теплообменников с помощью скважин, глубокие водоносные горизонты , заключенные между непроницаемыми слоями; неглубокие, облицованные ямы, заполненные гравием и водой и изолированные сверху, а также эвтектические растворы и материалы с фазовым переходом . [4]

Другие источники тепловой энергии для хранения включают тепло или холод, производимые тепловыми насосами из непиковой, более дешевой электроэнергии, практика, называемая пиковым сглаживанием ; тепло от комбинированных теплоэлектростанций (ТЭЦ); тепло, производимое возобновляемой электроэнергией, которая превышает спрос на сеть, и отходящее тепло от промышленных процессов. Хранение тепла, как сезонное, так и краткосрочное, считается важным средством для дешевого балансирования высоких долей переменного производства возобновляемой электроэнергии и интеграции секторов электроэнергии и отопления в энергетические системы, почти или полностью работающие на возобновляемой энергии. [5] [6] [7] [8]

Категории

Различные виды хранения тепловой энергии можно разделить на три отдельные категории: явное тепло, скрытое тепло и термохимическое хранение тепла. Каждый из них имеет различные преимущества и недостатки, которые определяют их применение.

Аккумулирование разумного тепла

Накопление явного тепла (SHS) — самый простой метод. Он просто означает, что температура некоторой среды либо повышается, либо понижается. Этот тип хранения — самый коммерчески доступный из трех; другие методы менее развиты.

Материалы, как правило, недорогие и безопасные. Одним из самых дешевых и часто используемых вариантов является водяной бак, но такие материалы, как расплавленные соли или металлы, можно нагревать до более высоких температур и, следовательно, обеспечивать более высокую емкость хранения. Энергию также можно хранить под землей (UTES), либо в подземном резервуаре, либо в какой-либо теплопередающей жидкости (HTF), протекающей через систему труб, расположенных вертикально в U-образной форме (скважины) или горизонтально в траншеях. Еще одна система известна как хранилище с насыпным слоем (или галечным слоем), в котором некоторая жидкость, обычно воздух, протекает через слой неплотно насыпного материала (обычно камня, гальки или керамического кирпича) для добавления или извлечения тепла.

Недостатком SHS является его зависимость от свойств среды хранения. Емкости хранения ограничены удельной теплоемкостью материала хранения, и система должна быть правильно спроектирована, чтобы обеспечить извлечение энергии при постоянной температуре. [9]

Технология расплавленной соли

Явное тепло расплавленной соли также используется для хранения солнечной энергии при высокой температуре [10] , что называется технологией расплавленной соли или хранением энергии расплавленной соли (MSES). Расплавленные соли могут использоваться в качестве метода хранения тепловой энергии для сохранения тепловой энергии. В настоящее время это коммерчески используемая технология для хранения тепла, собранного концентрированной солнечной энергией (например, от солнечной башни или солнечного желоба ). Тепло впоследствии может быть преобразовано в перегретый пар для питания обычных паровых турбин и выработки электроэнергии в более позднее время. Это было продемонстрировано в проекте Solar Two с 1995 по 1999 год. Оценки 2006 года предсказывали годовую эффективность в 99%, ссылаясь на энергию, сохраненную путем хранения тепла перед его преобразованием в электричество, по сравнению с преобразованием тепла напрямую в электричество. [11] [12] [13] Используются различные эвтектические смеси различных солей (например, нитрат натрия , нитрат калия и нитрат кальция ). Опыт использования таких систем в несолнечных применениях имеется в химической и металлургической промышленности в качестве теплоносителя.

Соль плавится при температуре 131 °C (268 °F). Она хранится в жидком состоянии при температуре 288 °C (550 °F) в изолированном «холодном» резервуаре для хранения. Жидкая соль прокачивается через панели в солнечном коллекторе, где сфокусированное солнце нагревает ее до 566 °C (1051 °F). Затем она отправляется в горячий резервуар для хранения. При надлежащей изоляции резервуара тепловая энергия может с пользой храниться до недели. [14] Когда требуется электричество, горячая расплавленная соль перекачивается в обычный парогенератор для производства перегретого пара для приведения в действие обычной турбины/генераторной установки, которая используется на любой угольной, нефтяной или атомной электростанции. Для турбины мощностью 100 мегаватт потребуется резервуар высотой около 9,1 метра (30 футов) и диаметром 24 метра (79 футов), чтобы приводить ее в действие в течение четырех часов с помощью этой конструкции.

В настоящее время разрабатывается один резервуар с разделительной пластиной для разделения холодной и горячей расплавленной соли. [15] Он более экономичен, достигая 100% большего накопления тепла на единицу объема по сравнению с системой с двумя резервуарами, поскольку резервуар для хранения расплавленной соли является дорогостоящим из-за своей сложной конструкции. Материалы с изменяющейся фазой (PCM) также используются в хранении энергии расплавленной соли, [16] в то время как исследования по получению PCM со стабилизированной формой с использованием матриц с высокой пористостью продолжаются. [17]

Большинство солнечных тепловых электростанций используют эту концепцию хранения тепловой энергии. Электростанция Solana Generating Station в США может хранить 6 часов генерирующей мощности в расплавленной соли. Летом 2013 года солнечная электростанция Gemasolar Thermosolar /расплавленная солевая башня в Испании достигла первого результата, непрерывно производя электроэнергию 24 часа в сутки в течение 36 дней. [18] Солнечная тепловая электростанция Cerro Dominador , открытая в июне 2021 года, имеет 17,5 часов хранения тепла. [19]

Хранение тепла в резервуарах, прудах или скальных пещерах

Паровой аккумулятор состоит из изолированного стального напорного бака, содержащего горячую воду и пар под давлением. Как устройство для хранения тепла, он используется для опосредования производства тепла переменным или постоянным источником из переменного спроса на тепло. Паровые аккумуляторы могут иметь значение для хранения энергии в проектах солнечной тепловой энергии .

Большие хранилища, в основном резервуары для хранения горячей воды, широко используются в странах Северной Европы для хранения тепла в течение нескольких дней, чтобы разделить производство тепла и электроэнергии и помочь удовлетворить пиковые потребности. Некоторые города используют изолированные пруды, нагреваемые солнечной энергией, в качестве источника тепла для насосов централизованного теплоснабжения . [20] Межсессионное хранение в пещерах было исследовано и, по-видимому, является экономичным [21] и играет важную роль в отоплении в Финляндии . Производитель энергии Helen Oy оценивает мощность в 11,6 ГВт-ч и тепловую мощность в 120 МВт для своего260 000 м3 цистерны для воды под Мустиккамаа (полностью заполненные или опорожненные за 4 дня при полной загрузке), работающие с 2021 года для компенсации дней пикового производства/спроса; [22] в то время как300 000 м3 скальных пещер50 м ниже уровня моря в Круунувуоренранта (недалеко от Лааясало ) были выделены в 2018 году для хранения тепла летом из теплой морской воды и его передачи зимой для централизованного теплоснабжения . [23] В 2024 году было объявлено, что муниципальный поставщик энергии Вантаа ввел в эксплуатацию подземное хранилище тепла объемом более 1 100 000 кубических метров (39 000 000 кубических футов) и мощностью 90 ГВт-ч, которое должно быть построено, как ожидается, в эксплуатацию в 2028 году. [24]

Технология горячего кремния

Твердый или расплавленный кремний обеспечивает гораздо более высокие температуры хранения, чем соли, с последующей большей емкостью и эффективностью. Он исследуется как возможная более энергоэффективная технология хранения. Кремний способен хранить более 1 МВт·ч энергии на кубический метр при 1400 °C. Дополнительным преимуществом является относительное распространение кремния по сравнению с солями, используемыми для той же цели. [25] [26]

Расплавленный алюминий

Еще одним носителем, способным хранить тепловую энергию, является расплавленный (переработанный) алюминий. Эта технология была разработана шведской компанией Azelio. Материал нагревается до 600 °C. При необходимости энергия передается в двигатель Стирлинга с помощью теплоносителя.

Аккумулирование тепла с использованием масел

Использование масел в качестве материалов для хранения разумного тепла является эффективным подходом для хранения тепловой энергии, особенно в средне- и высокотемпературных приложениях. Различные типы масел используются в зависимости от температурного диапазона и конкретных требований системы хранения тепловой энергии: минеральные масла, синтетические масла в последнее время, растительные масла приобретают интерес, поскольку они возобновляемы и биоразлагаемы. [27] [28] Для выбора масла для конкретного применения используются многочисленные критерии: высокая энергоемкость и удельная теплоемкость, высокая теплопроводность, высокая химическая и физическая стабильность, низкий коэффициент расширения, низкая стоимость, доступность, низкая коррозия и совместимость с материалами соединений, ограниченные экологические проблемы и т. д. [29] Что касается выбора недорогого или экономически эффективного термического масла, важно учитывать не только стоимость приобретения или покупки, но также эксплуатационные расходы и расходы на замену или даже расходы на окончательную утилизацию. Масло, которое изначально более дорогое, может оказаться более экономически эффективным в долгосрочной перспективе, если оно обеспечивает более высокую термическую стабильность, тем самым снижая частоту замены. [29]

Хранение тепла в горячих камнях или бетоне

Вода имеет одну из самых высоких теплоемкостей — 4,2 кДж/(кг⋅К), тогда как бетон имеет около одной трети от этого. С другой стороны, бетон можно нагреть до гораздо более высоких температур (1200 °C), например, электрическим нагревом, и поэтому он имеет гораздо более высокую общую объемную емкость. Таким образом, в примере ниже изолированный куб размером около2,8 м 3, по-видимому, обеспечивают достаточное хранение для одного дома, чтобы удовлетворить 50% потребности в отоплении. Это, в принципе, может быть использовано для хранения излишков ветрового или солнечного тепла из-за способности электрического отопления достигать высоких температур. На уровне района, солнечное развитие Wiggenhausen-Süd в Фридрихсхафене на юге Германии привлекло международное внимание. Это имеет12 000 м 3 (420 000 куб. футов ) железобетонного теплового хранилища, связанного с4300 м 2 (46 000 кв. футов ) солнечных коллекторов, которые будут обеспечивать 570 домов примерно 50% их отопления и горячей воды. Siemens-Gamesa построила тепловой аккумулятор мощностью 130 МВт·ч недалеко от Гамбурга с температурой 750 °C в базальте и электрической мощностью 1,5 МВт. [30] [31] Подобная система запланирована для Сорё , Дания , где 41–58% из накопленных 18 МВт·ч тепла будет возвращаться для централизованного теплоснабжения города, а 30–41% будет возвращаться в виде электроэнергии. [32]

«Кирпичный тостер» — это недавно (август 2022 г.) анонсированный инновационный тепловой резервуар, работающий при температуре до 1500 °C (2732 °F), который, по утверждению его производителя, Titan Cement/Rondo, должен помочь сократить глобальные выбросы CO
2объем производства на 15% за 15 лет. [33]

Скрытое хранение тепла

Поскольку хранение скрытого тепла (LHS) связано с фазовым переходом , общий термин для связанных сред — материал с фазовым переходом (PCM). Во время этих переходов тепло может добавляться или извлекаться без влияния на температуру материала, что дает ему преимущество перед технологиями SHS. Емкости хранения также часто выше.

Существует множество доступных PCM, включая, но не ограничиваясь, соли, полимеры, гели, парафиновые воски, металлические сплавы и сплавы полупроводниковых металлов [34] , каждый из которых обладает различными свойствами. Это позволяет более целенаправленно проектировать систему. Поскольку процесс является изотермическим при температуре плавления PCM, материал можно выбрать для желаемого температурного диапазона. Желательные качества включают высокую скрытую теплоту и теплопроводность. Кроме того, блок хранения может быть более компактным, если изменения объема во время фазового перехода невелики.

PCM далее подразделяются на органические, неорганические и эвтектические материалы. По сравнению с органическими PCM, неорганические материалы менее огнеопасны, дешевле и более широко доступны. Они также имеют более высокую емкость хранения и теплопроводность. Органические PCM, с другой стороны, менее коррозионны и не так склонны к разделению фаз. Эвтектические материалы, поскольку они являются смесями, легче поддаются корректировке для получения определенных свойств, но имеют низкую скрытую и удельную теплоемкость.

Другим важным фактором в LHS является инкапсуляция PCM. Некоторые материалы более подвержены эрозии и утечкам, чем другие. Система должна быть тщательно спроектирована, чтобы избежать ненужной потери тепла. [9]

Технология сплава с зазором смешиваемости

Сплавы с щелью смешивания [35] используют фазовый переход металлического материала (см.: скрытая теплота ) для хранения тепловой энергии. [36]

Вместо того, чтобы перекачивать жидкий металл между резервуарами, как в системе расплавленной соли, металл инкапсулируется в другой металлический материал, с которым он не может сплавляться ( несмешивающийся ). В зависимости от двух выбранных материалов (материала, изменяющего фазу, и инкапсулирующего материала) плотность хранения может составлять от 0,2 до 2 МДж/л.

Рабочая жидкость, как правило, вода или пар, используется для передачи тепла в систему и из нее. Теплопроводность сплавов со щелью смешивания часто выше (до 400 Вт/(м⋅К)), чем у конкурирующих технологий [37], что означает возможность более быстрой «зарядки» и «разрядки» теплового накопителя. Технология пока не была реализована в больших масштабах.

Технология на основе льда

Разрабатываются несколько приложений, в которых лед производится в непиковые периоды и используется для охлаждения в более позднее время. [38] [39] Например, кондиционирование воздуха может быть более экономичным, если использовать дешевое электричество ночью, чтобы заморозить воду в лед, а затем использовать охлаждающую способность льда днем, чтобы уменьшить электроэнергию, необходимую для удовлетворения потребностей в кондиционировании воздуха. Хранение тепловой энергии с использованием льда использует большую теплоту плавления воды. Исторически лед перевозили с гор в города для использования в качестве хладагента. Одна метрическая тонна воды (= один кубический метр) может хранить 334 миллиона джоулей (МДж) или 317 000  БТЕ (93 кВт·ч). Относительно небольшое хранилище может вместить достаточно льда, чтобы охладить большое здание в течение дня или недели.

Помимо использования льда в системах прямого охлаждения, он также используется в системах отопления на основе тепловых насосов. В этих приложениях энергия фазового перехода обеспечивает очень значительный слой тепловой мощности, который находится вблизи нижнего диапазона температур, в котором могут работать тепловые насосы с водяным источником. Это позволяет системе выдерживать самые тяжелые условия тепловой нагрузки и продлевает временные рамки, в течение которых элементы источника энергии могут возвращать тепло в систему.

Криогенное хранение энергии

Криогенное хранение энергии использует сжижение воздуха или азота в качестве хранилища энергии.

Пилотная криогенная энергетическая система, использующая жидкий воздух в качестве накопителя энергии и низкопотенциальное отработанное тепло для обеспечения теплового расширения воздуха, работала на электростанции в Слау , Великобритания, в 2010 году. [40]

Термохимическое хранение тепла

Термохимическое хранение тепла (TCS) включает в себя некоторую обратимую экзотермическую / эндотермическую химическую реакцию с термохимическими материалами (TCM). В зависимости от реагентов этот метод может обеспечить даже более высокую емкость хранения, чем LHS.

В одном типе TCS тепло применяется для разложения определенных молекул. Затем продукты реакции разделяются и снова смешиваются при необходимости, что приводит к высвобождению энергии. Некоторые примеры включают разложение оксида калия (в диапазоне 300–800 °C, с тепловым разложением 2,1 МДж/кг), оксида свинца (300–350 °C, 0,26 МДж/кг) и гидроксида кальция (выше 450 °C, где скорость реакции может быть увеличена путем добавления цинка или алюминия). Фотохимическое разложение нитрозилхлорида также может быть использовано и, поскольку для его возникновения необходимы фотоны, оно особенно хорошо работает в сочетании с солнечной энергией. [9]

Адсорбционное (или сорбционное) солнечное отопление и хранение

Процессы адсорбции также попадают в эту категорию. Их можно использовать не только для хранения тепловой энергии, но и для контроля влажности воздуха. Цеолиты (микропористые кристаллические алюмосиликаты) и силикагели хорошо подходят для этой цели. В жарких влажных условиях эта технология часто используется в сочетании с хлоридом лития для охлаждения воды.

Низкая стоимость (200 долл. США/тонна) и высокая скорость цикла (2000×) синтетических цеолитов, таких как Linde 13X с водным адсорбатом, в последнее время привлекли большой академический и коммерческий интерес для использования в качестве хранилища тепловой энергии (TES), в частности низкосортного солнечного и отработанного тепла. Несколько пилотных проектов были профинансированы в ЕС с 2000 года по настоящее время (2020 год). Основная концепция заключается в хранении солнечной тепловой энергии в виде химической скрытой энергии в цеолите. Обычно горячий сухой воздух из плоских солнечных коллекторов пропускают через слой цеолита таким образом, что любой присутствующий водный адсорбат отводится. Хранение может быть дневным, еженедельным, ежемесячным или даже сезонным в зависимости от объема цеолита и площади солнечных тепловых панелей. Когда тепло требуется ночью, в бессолнечные часы или зимой, увлажненный воздух проходит через цеолит. Поскольку влажность адсорбируется цеолитом, тепло выделяется в воздух и затем в пространство здания. Эта форма TES, с особым использованием цеолитов, была впервые представлена ​​Геррой в 1978 году. [41] Преимущества перед расплавленными солями и другими высокотемпературными TES включают в себя то, что (1) требуемая температура - это только температура стагнации, типичная для плоского солнечного пластинчатого теплового коллектора, и (2) пока цеолит остается сухим, энергия сохраняется неограниченно долго. Из-за низкой температуры и потому, что энергия сохраняется в виде скрытой теплоты адсорбции, тем самым устраняя требования к изоляции системы хранения расплавленной соли, затраты значительно ниже.

Технология гидрата соли

Одним из примеров экспериментальной системы хранения, основанной на энергии химической реакции, является технология гидрата соли. [42] [43] Система использует энергию реакции, создаваемую при гидратации или дегидратации солей. Она работает, сохраняя тепло в контейнере, содержащем 50% раствор гидроксида натрия (NaOH). Тепло (например, от использования солнечного коллектора) сохраняется путем испарения воды в эндотермической реакции. Когда вода добавляется снова, тепло выделяется в экзотермической реакции при 50 °C (120 °F). Текущие системы работают с эффективностью 60%. Система особенно выгодна для сезонного хранения тепловой энергии, поскольку высушенная соль может храниться при комнатной температуре в течение длительного времени без потери энергии. Контейнеры с дегидратированной солью можно даже транспортировать в другое место. Система имеет более высокую плотность энергии , чем тепло, хранящееся в воде, и емкость системы может быть рассчитана на хранение энергии от нескольких месяцев до лет. [44]

В 2013 году голландский разработчик технологий TNO представил результаты проекта MERITS по хранению тепла в соляном контейнере. Тепло, которое может быть получено от солнечного коллектора на крыше, вытесняет воду, содержащуюся в соли. Когда вода добавляется снова, тепло высвобождается, практически без потерь энергии. Контейнер с несколькими кубометрами соли может хранить достаточно этой термохимической энергии, чтобы обогревать дом в течение всей зимы. В умеренном климате, таком как климат Нидерландов, среднестатистическому домохозяйству с низким потреблением энергии требуется около 6,7 ГДж/зиму. Для хранения этой энергии в воде (при разнице температур 70 °C) потребуется изолированное хранилище воды объемом 23 м3 , что превышает возможности хранения большинства домохозяйств. При использовании технологии гидрата соли с плотностью хранения около 1 ГДж/м3 может быть достаточно 4–8 м3 . [45]

По состоянию на 2016 год исследователи в нескольких странах проводят эксперименты, чтобы определить лучший тип соли или солевой смеси. Низкое давление внутри контейнера кажется благоприятным для переноса энергии. [46] Особенно перспективными являются органические соли, так называемые ионные жидкости . По сравнению с сорбентами на основе галогенида лития они менее проблематичны с точки зрения ограниченных мировых ресурсов, а по сравнению с большинством других галогенидов и гидроксидом натрия (NaOH) они менее едкие и не подвержены отрицательному воздействию загрязнений CO2 . [ 47]

Однако недавний метаанализ [48] исследований термохимического хранения тепла показывает, что гидраты солей обладают очень низким потенциалом для термохимического хранения тепла, что процессы поглощения имеют недопустимую производительность для долгосрочного хранения тепла и что термохимическое хранение может оказаться непригодным для долгосрочного хранения солнечного тепла в зданиях.

Молекулярные связи

Исследуется хранение энергии в молекулярных связях. Достигнуты плотности энергии, эквивалентные литий-ионным батареям . [49] Это было сделано с помощью DSPEC (диссенсибилизированная фотоэлектросинтезирующая ячейка). Это ячейка, которая может хранить энергию, полученную солнечными панелями в течение дня, для использования в ночное время (или даже позже). Она разработана с учетом указания, хорошо известного, естественного фотосинтеза.

DSPEC генерирует водородное топливо, используя полученную солнечную энергию для расщепления молекул воды на ее элементы. В результате этого расщепления водород изолируется, а кислород высвобождается в воздух. Это звучит проще, чем есть на самом деле. Четыре электрона молекул воды необходимо разделить и перенести в другое место. Другая сложная часть — процесс слияния двух отдельных молекул водорода.

DSPEC состоит из двух компонентов: молекулы и наночастицы . Молекула называется хромофорно-каталитической сборкой, которая поглощает солнечный свет и запускает катализатор. Этот катализатор разделяет электроны и молекулы воды. Наночастицы собираются в тонкий слой, и на одной наночастице находится множество хромофоров-катализаторов. Функция этого тонкого слоя наночастиц заключается в переносе электронов, которые отделены от воды. Этот тонкий слой наночастиц покрыт слоем диоксида титана. С этим покрытием освобождающиеся электроны могут переноситься быстрее, чтобы можно было производить водород. Это покрытие, опять же, покрыто защитным покрытием, которое укрепляет связь между хромофорно-каталитическим катализатором и наночастицей.

Используя этот метод, солнечная энергия, полученная от солнечных панелей, преобразуется в топливо (водород) без выделения так называемых парниковых газов. Это топливо может храниться в топливном элементе и позднее использоваться для выработки электроэнергии. [50]

Молекулярная солнечная тепловая система (МОСТ)

Другим перспективным способом хранения солнечной энергии для производства электроэнергии и тепла является так называемая молекулярная солнечная тепловая система (MOST). При таком подходе молекула преобразуется путем фотоизомеризации в изомер с более высокой энергией. Фотоизомеризация — это процесс, в котором один (цис-транс) изомер преобразуется в другой под действием света (солнечной энергии). Этот изомер способен хранить солнечную энергию до тех пор, пока энергия не будет высвобождена тепловым триггером или катализатором (затем изомер преобразуется в свой исходный изомер). Перспективным кандидатом на такую ​​MOST является норборнадиен (NBD). Это связано с тем, что существует большая разница в энергии между NBD и фотоизомером квадрициклана (QC). Эта разница в энергии составляет приблизительно 96 кДж/моль. Также известно, что для таких систем донорно-акцепторные замены обеспечивают эффективные средства для красного смещения поглощения с самой длинной длиной волны. Это улучшает соответствие солнечного спектра.

Важнейшей задачей для полезной системы MOST является получение удовлетворительно высокой плотности хранения энергии (если возможно, выше 300 кДж/кг). Другая задача системы MOST заключается в том, что свет может быть собран в видимой области. Функционализация NBD с донорными и акцепторными единицами используется для регулировки этого максимума поглощения. Однако этот положительный эффект на поглощение солнечного света компенсируется более высокой молекулярной массой. Это подразумевает более низкую плотность энергии. Этот положительный эффект на поглощение солнечного света имеет еще один недостаток. А именно, что время хранения энергии уменьшается, когда поглощение смещается в красную область. Возможным решением для преодоления этой антикорреляции между плотностью энергии и красным смещением является соединение одного хромофорного блока с несколькими фотопереключателями. В этом случае выгодно образовывать так называемые димеры или тримеры. NBD имеют общего донора и/или акцептора.

Каспер Мот-Поульсен и его команда попытались спроектировать стабильность высокоэнергетического фотоизомера, используя два электронно-связанных фотопереключателя с отдельными барьерами для термического преобразования. [51] При этом после первой изомеризации (NBD-NBD в QC-NBD) произошел синий сдвиг. Это привело к более высокой энергии изомеризации второго события переключения (QC-NBD в QC-QC). Еще одним преимуществом этой системы, за счет совместного использования донора, является то, что молекулярная масса на единицу норборнадиена снижается. Это приводит к увеличению плотности энергии.

В конечном итоге эта система может достичь квантового выхода фотопреобразования до 94% на единицу NBD. Квантовый выход является мерой эффективности испускания фотонов. С этой системой измеренные плотности энергии достигли 559 кДж/кг (превышая целевой показатель в 300 кДж/кг). Таким образом, потенциал молекулярных фотопереключателей огромен — не только для хранения солнечной тепловой энергии, но и для других применений. [51]

В 2022 году исследователи сообщили об объединении MOST с термоэлектрическим генератором размером с чип для выработки электроэнергии. Сообщается, что система может хранить солнечную энергию до 18 лет и может быть вариантом для хранения возобновляемой энергии . [52] [53]

Тепловая батарея

Тепловая батарея — это физическая структура, используемая для хранения и высвобождения тепловой энергии . Такая тепловая батарея (также известная как TBat) позволяет временно хранить имеющуюся в один момент энергию, а затем высвобождать ее в другой момент. Основные принципы, задействованные в тепловой батарее, происходят на атомном уровне материи, при этом энергия добавляется или отнимается либо от твердой массы, либо от объема жидкости, что приводит к изменению температуры вещества . Некоторые тепловые батареи также предполагают, что вещество переходит термически через фазовый переход , что приводит к еще большему накоплению и высвобождению энергии из-за дельта -энтальпии плавления или дельта -энтальпии испарения .

Тепловые батареи очень распространены и включают в себя такие знакомые предметы, как грелка . Ранние примеры тепловых батарей включают каменные и глиняные печи для приготовления пищи, камни, помещенные в огонь, и печи. Хотя печи и печи являются духовками, они также являются системами хранения тепла, которые зависят от сохранения тепла в течение длительного периода времени. Системы хранения тепловой энергии также могут быть установлены в домашних условиях, при этом тепловые батареи и тепловые накопители являются одними из самых распространенных типов систем хранения энергии, устанавливаемых в домах в Великобритании. [54]

Типы тепловых аккумуляторов

Тепловые батареи обычно делятся на 4 категории с различными формами и применениями, хотя в основе своей все они предназначены для хранения и извлечения тепловой энергии. Они также различаются по методу и плотности хранения тепла. [ необходима цитата ]

Фазоизменяющаяся тепловая батарея

Материалы с фазовым переходом, используемые для хранения тепла, способны сохранять и выделять значительную тепловую емкость при температуре, при которой они меняют фазу. Эти материалы выбираются на основе конкретных применений, поскольку существует широкий диапазон температур, которые могут быть полезны в различных применениях, и широкий диапазон материалов, которые меняют фазу при различных температурах. Эти материалы включают соли и воски, которые специально разработаны для применений, которым они служат. Помимо промышленных материалов, вода является материалом с фазовым переходом. Скрытая теплота воды составляет 334 джоуля/грамм. Фазовый переход воды происходит при 0 °C (32 °F).

Некоторые приложения используют теплоемкость воды или льда для хранения холода; другие используют ее для хранения тепла. Он может служить для любого приложения; лед можно растопить для хранения тепла, а затем снова заморозить для нагревания окружающей среды. Преимущество использования фазового перехода таким образом заключается в том, что заданная масса материала может поглощать большое количество энергии без изменения его температуры. Следовательно, тепловая батарея, использующая фазовый переход, может быть сделана легче, или в нее можно поместить больше энергии без неприемлемого повышения внутренней температуры. [ необходима цитата ]

Герметичная тепловая батарея

Инкапсулированная тепловая батарея физически похожа на тепловую батарею с изменением фазы в том, что она представляет собой ограниченное количество физического материала, который термически нагревается или охлаждается для хранения или извлечения энергии. Однако в инкапсулированной тепловой батарее без изменения фазы температура вещества изменяется без вызова изменения фазы. Поскольку изменение фазы не требуется, для использования в инкапсулированной тепловой батарее доступно гораздо больше материалов. Одним из ключевых свойств инкапсулированной тепловой батареи является ее объемная теплоемкость (VHC), также называемая объемной удельной теплоемкостью . Для этих тепловых батарей используются несколько веществ, например, вода, бетон и мокрый или сухой песок. [55] [56]

Примером инкапсулированной тепловой батареи является бытовой водонагреватель с накопительным баком. [57] [58] Эта тепловая батарея обычно медленно заряжается в течение примерно 30–60 минут для быстрого использования при необходимости (например, 10–15 минут). Многие коммунальные службы, понимая природу «тепловой батареи» водонагревателей, начали использовать их для поглощения избыточной возобновляемой энергии, когда она доступна для последующего использования домовладельцем. Согласно цитируемой выше статье, [57] «чистая экономия для системы электроснабжения в целом может составить 200 долларов в год на нагреватель — часть из которых может быть передана его владельцу».

Исследования по использованию песка в качестве теплоаккумулятора проводились в Финляндии, где в 2022 году был построен прототип песчаной батареи мощностью 8 МВт·ч для хранения возобновляемой солнечной и ветровой энергии в качестве тепла для последующего использования в качестве центрального отопления и, возможно, для последующей выработки электроэнергии. [59] [60]

Грунтовая теплообменная тепловая батарея

Грунтовый теплообменник (GHEX) — это область земли, которая используется как сезонный/годовой цикл тепловой батареи. Эти тепловые батареи — это области земли, в которые помещены трубы для передачи тепловой энергии. Энергия добавляется в GHEX путем пропускания жидкости с более высокой температурой через трубы и, таким образом, повышения температуры локальной земли. Энергия также может быть взята из GHEX путем пропускания жидкости с более низкой температурой через те же трубы.

GHEX обычно реализуются в двух формах. На рисунке выше изображено то, что известно как «горизонтальный» GHEX, где траншея используется для размещения некоторого количества труб в замкнутом контуре в земле. Они также формируются путем бурения скважин в земле, либо вертикально, либо горизонтально, а затем трубы вставляются в форме замкнутого контура с фитингом «u-bend» на дальнем конце контура.

Тепловая энергия может быть добавлена ​​или удалена из GHEX в любой момент времени. Однако они чаще всего используются в качестве сезонного теплового накопителя энергии, работающего по годовому циклу, когда энергия извлекается из здания в летний сезон для охлаждения здания и добавляется в GHEX. Затем та же энергия позже извлекается из GHEX в зимний сезон для обогрева здания. Этот годовой цикл добавления и вычитания энергии весьма предсказуем на основе энергетического моделирования обслуживаемого здания. Тепловая батарея, используемая в этом режиме, является возобновляемым источником энергии, поскольку энергия, извлеченная зимой, будет возвращена в GHEX следующим летом в постоянно повторяющемся цикле. Этот тип работает на солнечной энергии, поскольку именно тепло от солнца летом извлекается из здания и хранится в земле для использования в следующем зимнем сезоне для отопления. Существует два основных метода испытаний на тепловой отклик, которые используются для характеристики теплопроводности и теплоемкости/диффузионной способности тепловых батарей GHEX — одномерная кривая с логарифмическим временем [61] и недавно выпущенный метод расширенного испытания на тепловой отклик. [62] [63]

Хороший пример природы годового цикла тепловой батареи GHEX можно увидеть в исследовании ASHRAE Building. [64] Как видно на графике «Контур заземления и температуры окружающего воздуха по дате» (рисунок 2–7), можно легко увидеть синусоидальную форму годового цикла температуры земли, поскольку тепло сезонно извлекается из земли зимой и отдается в землю летом, создавая «тепловой заряд» земли в один сезон, который не разряжается и движется в другом направлении от нейтрального до более позднего сезона. Другие более продвинутые примеры наземных тепловых батарей, использующих преднамеренные тепловые модели скважин, в настоящее время находятся на стадии исследования и раннего использования. [ необходима ссылка ]

Другие тепловые батареи

В оборонной промышленности первичные батареи на расплавленных солях называются «термическими батареями». Это неперезаряжаемые электрические батареи, использующие в качестве электролита легкоплавкую эвтектическую смесь ионных солей металлов (хлориды натрия, калия и лития, бромиды и т. д.), изготовленные с солями в твердой форме. Пока соли остаются твердыми, батарея имеет длительный срок хранения до 50 [65] лет. После активации (обычно пиротехническим источником тепла ) и расплавления электролита она становится очень надежной с высокой плотностью энергии и мощности. Они широко используются в военных целях, таких как управляемые ракеты малого и большого размера и ядерное оружие. [ требуется цитата ]

Существуют и другие предметы, которые исторически назывались «тепловыми батареями», например, тепловые пакеты с накоплением энергии, которые лыжники используют для поддержания тепла рук и ног (см. грелка для рук ). Они содержат железный порошок, смоченный бескислородной соленой водой, которая быстро разъедается в течение нескольких часов, выделяя тепло при контакте с воздухом. Мгновенные холодные пакеты поглощают тепло путем нехимического фазового перехода, например, путем поглощения эндотермического тепла раствора определенных соединений.

Один общий принцип этих других тепловых батарей заключается в том, что реакция, в которой они участвуют, необратима. Таким образом, эти батареи не используются для хранения и извлечения тепловой энергии.

Электрическое тепловое хранение

Накопительные нагреватели широко распространены в европейских домах с учетом времени использования (традиционно использующие более дешевую электроэнергию в ночное время). Они состоят из керамических кирпичей высокой плотности или феолитовых блоков, нагреваемых до высокой температуры с помощью электричества, и могут иметь или не иметь хорошую изоляцию и средства управления для выпуска тепла в течение нескольких часов. Некоторые советуют не использовать их в местах с маленькими детьми или там, где существует повышенный риск пожаров из-за плохой уборки, и то и другое из-за высоких температур. [66] [67]

С ростом ветровой и солнечной энергии (и других возобновляемых источников энергии), обеспечивающих все большую долю энергии, потребляемой в электросетях в некоторых странах, использование более масштабного хранения электроэнергии изучается несколькими коммерческими компаниями. В идеале использование избыточной возобновляемой энергии преобразуется в высокотемпературное высокопотенциальное тепло в высокоизолированных хранилищах тепла для последующего использования при необходимости. Новой технологией является использование вакуумных суперизолированных (VSI) хранилищ тепла. [68] Использование электроэнергии для выработки тепла, а не прямого тепла от солнечных тепловых коллекторов, означает, что могут быть реализованы очень высокие температуры, потенциально допуская межсезонную передачу тепла — сохранение высокопотенциального тепла летом от избыточной генерации фотоэлектрических систем в тепло, сохраняемое для следующей зимы с относительно минимальными постоянными потерями .

Накопление солнечной энергии

Солнечная энергия — это применение накопления тепловой энергии. Большинство практичных систем накопления солнечной тепловой энергии обеспечивают накопление энергии в течение от нескольких часов до дня. Однако все большее число объектов используют сезонное накопление тепловой энергии (STES), что позволяет сохранять солнечную энергию летом для обогрева помещений зимой. [69] [70] [71] В 2017 году Drake Landing Solar Community в Альберте, Канада, достигло круглогодичной доли солнечного отопления в 97%, что стало мировым рекордом благодаря внедрению STES. [69] [72]

Совместное использование скрытого и явного тепла возможно при высокотемпературном солнечном тепловом входе. Различные эвтектические смеси металлов, такие как алюминий и кремний ( AlSi
12) обладают высокой температурой плавления, подходящей для эффективного производства пара, [73] в то время как материалы на основе цемента с высоким содержанием глинозема обладают хорошими возможностями хранения. [74]

Аккумулирование электроэнергии с помощью гидроаккумулирующего тепла

В системах хранения электроэнергии с насосным теплом (PHES) используется обратимая система теплового насоса для хранения энергии в виде разницы температур между двумя тепловыми накопителями. [75] [76] [77]

Изэнтропический

Изоэнтропические системы включают два изолированных контейнера, заполненных, например, щебнем или гравием: горячий сосуд, хранящий тепловую энергию при высокой температуре/давлении, и холодный сосуд, хранящий тепловую энергию при низкой температуре/давлении. Сосуды соединены сверху и снизу трубами, и вся система заполнена инертным газом, таким как аргон . [78]

Во время зарядки система может использовать электроэнергию вне пиковой нагрузки для работы в качестве теплового насоса . Один прототип использовал аргон при температуре окружающей среды и давлении сверху холодильной камеры, сжимаемый адиабатически до давления, например, 12 бар, нагревая его примерно до 500 °C (900 °F). Сжатый газ переносится в верхнюю часть горячего сосуда, где он просачивается вниз через гравий, передавая тепло породе и охлаждаясь до температуры окружающей среды. Охлажденный, но все еще находящийся под давлением газ, выходящий на дно сосуда, затем адиабатически расширяется до 1 бар, что снижает его температуру до −150 °C. Затем холодный газ проходит вверх через холодный сосуд, где он охлаждает породу, нагреваясь до ее первоначального состояния.

Энергия восстанавливается в виде электричества путем реверсирования цикла. Горячий газ из горячего сосуда расширяется для приведения в действие генератора, а затем подается в холодильную камеру. Охлажденный газ, извлеченный из нижней части холодильной камеры, сжимается, что нагревает газ до температуры окружающей среды. Затем газ переносится в нижнюю часть горячего сосуда для повторного нагрева.

Процессы сжатия и расширения обеспечиваются специально разработанной возвратно-поступательной машиной с использованием скользящих клапанов. Избыточное тепло, вырабатываемое неэффективностью процесса, сбрасывается в окружающую среду через теплообменники во время цикла разрядки. [75] [78]

Разработчик заявил, что достижимая эффективность кругового цикла составляет 72–80%. [75] [78] Это сопоставимо с >80%, достижимыми при использовании гидроаккумулирующих станций. [76]

Другая предлагаемая система использует турбомашины и способна работать на гораздо более высоких уровнях мощности. [77] Использование материала с изменяемой фазой в качестве материала для хранения тепла может повысить производительность. [16]

Смотрите также

икона Портал возобновляемой энергии

Ссылки

  1. ^ Райт, Мэтью; Херпс, Патрик; и др. (октябрь 2010 г.). «Австралийская устойчивая энергетика: план стационарной энергетики Австралии с нулевым выбросом углерода» (PDF) . Институт энергетических исследований, Мельбурнский университет . стр. 33.
  2. ^ Инновации в области концентрации тепловой солнечной энергии (CSP), веб-сайт RenewableEnergyFocus.com.
  3. ^ Стерн, Рэй (10 октября 2013 г.). «Солана: 10 фактов, которые вы не знали о концентрированной солнечной электростанции возле Гила-Бенд». Phoenix New Times .
  4. ^ Саид, Р. М.; Шлегель, Дж. П.; Кастано, К.; Савафта, Р. (2018). «Подготовка и повышение тепловых характеристик нового (твердого в гель) формоустойчивого эвтектического PCM, модифицированного нанографеновыми пластинками» (PDF) . Журнал хранения энергии . 15 : 91–102. Bibcode : 2018JEnSt..15...91S. doi : 10.1016/j.est.2017.11.003.
    Saeed, RM; Schlegel, JP; Castano, C.; Sawafta, R.; Kuturu, V. (2017). «Подготовка и тепловые характеристики эвтектической смеси метилпальмитата и лауриновой кислоты в качестве материала с изменяемой фазой (PCM)» (PDF) . Journal of Energy Storage . 13 : 418–424. Bibcode :2017JEnSt..13..418S. doi :10.1016/j.est.2017.08.005.
  5. ^ Якобсон, Марк З.; Делукки, Марк А.; Кэмерон, Мэри А.; Фрю, Бетани А. (2015). «Недорогое решение проблемы надежности сети со 100% проникновением прерывистого ветра, воды и солнца для всех целей». Труды Национальной академии наук . 112 (49): 15060–5. Bibcode : 2015PNAS..11215060J. doi : 10.1073/pnas.1510028112 . PMC 4679003. PMID  26598655 . 
  6. ^ Матисен, Б.В.; Лунд, Х.; Коннолли, Д.; Венцель, Х.; Остергорд, Пенсильвания; Мёллер, Б.; Нильсен, С.; Риджан, И.; Карнё, П.; Сперлинг, К.; Хвелплунд, ФК (2015). «Интеллектуальные энергетические системы для согласованных 100% возобновляемых источников энергии и транспортных решений». Прикладная энергетика . 145 : 139–54. Бибкод : 2015ApEn..145..139M. doi :10.1016/j.apenergy.2015.01.075.
  7. ^ Хеннинг, Ханс-Мартин; Пальцер, Андреас (2014). «Комплексная модель для немецкого сектора электроэнергии и тепла в будущей энергетической системе с доминирующим вкладом технологий возобновляемой энергии — Часть I: Методология». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 30 : 1003–18. Bibcode : 2014RSERv..30.1003H. doi : 10.1016/j.rser.2013.09.012.
  8. ^ Бауэр, Томас; Штайнманн, Вольф-Дитер; Лэйнг, Доэрте; Тамме, Райнер (2012). «Материалы и системы хранения тепловой энергии». Ежегодный обзор теплопередачи . 15 (15): 131–177. doi :10.1615/AnnualRevHeatTransfer.2012004651. ISSN  1049-0787.
  9. ^ abc Sarbu, Ioan; Sebarchievici, Calin (январь 2018 г.). «Комплексный обзор хранения тепловой энергии». Устойчивость . 10 (1): 191. doi : 10.3390/su10010191 .
  10. ^ Бауэр, Томас; Оденталь, Кристиан; Бонк, Александр (апрель 2021 г.). «Хранилище расплавленной соли для производства электроэнергии». Chemie Ingenieur Technik (на немецком языке). 93 (4): 534–546. doi : 10.1002/cite.202000137. ISSN  0009-286X. S2CID  233913583.
  11. ^ Mancini, Tom (10 января 2006 г.). «Преимущества использования расплавленной соли». Sandia National Laboratories. Архивировано из оригинала 5 июня 2011 г. Получено 14 июля 2011 г.
  12. ^ Джонс, Б. Г.; Рой, Р. П.; Бол, Р. В. (1977). «Система хранения энергии на основе расплавленной соли — исследование осуществимости». Теплопередача в энергосбережении; Труды зимнего ежегодного собрания : 39–45. Bibcode : 1977htec.proc...39J.
  13. ^ Бьелло, Дэвид (18 февраля 2009 г.). «Как использовать солнечную энергию ночью». Scientific American . Архивировано из оригинала 13 января 2017 г.
  14. ^ Эрлих, Роберт (2013). «Хранение тепла». Возобновляемая энергия: Первый курс . CRC Press. стр. 375. ISBN 978-1-4398-6115-8.
  15. ^ "Солнечная энергия движется в гору, поскольку технология башен переворачивается с ног на голову". 30 января 2012 г. Архивировано из оригинала 7 ноября 2017 г. Получено 21 августа 2017 г.
  16. ^ ab "Использование инкапсулированных солей с изменяемой фазой для концентрированной солнечной электростанции" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 10 июля 2016 г. . Получено 2 ноября 2017 г. .
  17. ^ Митран, Рауль-Августин; Линку, Даниэль; Бухалцяну, Лучиан; Бергер, Даниэла; Матей, Кристиан (15 сентября 2020 г.). «Материалы с изменяемой фазой, стабилизированные формой, с использованием эвтектических и мезопористых кремниевых матриц на основе расплавленного NaNO3 — KNO3». Материалы и солнечные элементы для солнечной энергетики . 215 : 110644. doi : 10.1016/j.solmat.2020.110644. ISSN  0927-0248. S2CID  224912345.
  18. ^ «Крупнейшая в мире солнечная тепловая электростанция с накопителем введена в эксплуатацию — CleanTechnica». cleantechnica.com . 14 октября 2013 г. . Получено 9 мая 2018 г. .
  19. ^ "Концентрированная солнечная электростанция Cerro Dominador открыта в Чили". 9 июня 2021 г. Получено 13 июня 2021 г.
  20. ^ Эпп, Бербель (17 мая 2019 г.). «Сезонный накопитель тепла в яме: ориентировочная стоимость 30 евро/м³».
  21. ^ Гебремедин, Алемайеху; Зинко, Хеймо. «Сезонные тепловые хранилища в системах централизованного теплоснабжения» (PDF) . Линчёпинг, Швеция: Университет Линчёпинга. Архивировано (PDF) из оригинала 13 января 2017 г.
  22. ^ "Гигантское хранилище тепла в пещере будет реализовано в Мустиккамаа в Хельсинки". 22 марта 2018 г.
  23. ^ «Первое в мире сезонное хранилище энергии такого рода планируется построить в скальных пещерах Круунувуоренранта». 30 января 2018 г.
  24. ^ "Vantaan Ikean lähelle aletaan pian louhia valtavaa luolastoa" . Helsingin Sanomat (на финском языке). 5 апреля 2024 г. Проверено 5 апреля 2024 г.
  25. ^ "Расплавленный кремний, используемый для хранения тепловой энергии". The Engineer . Архивировано из оригинала 4 ноября 2016 года . Получено 2 ноября 2016 года .
  26. ^ "Система хранения энергии на основе кремния из песка". www.powerengineeringint.com . Архивировано из оригинала 4 ноября 2016 года . Получено 2 ноября 2016 года .
  27. ^ Gomna, Aboubakar; N'Tsoukpoe, Kokouvi Edem; Le Pierrès, Nolwenn; Coulibaly, Yézouma (15 сентября 2019 г.). «Обзор поведения растительных масел при высокой температуре для солнечных установок: стабильность, свойства и текущие применения». Материалы и солнечные элементы для солнечной энергетики . 200 : 109956. Bibcode : 2019SEMSC.20009956G. doi : 10.1016/j.solmat.2019.109956. ISSN  0927-0248.
  28. ^ Гомна, Абубакар; Н'Цукпо, Кокуви Эдем; Ле Пьеррес, Нольвенн; Кулибали, Йезума (15 апреля 2020 г.). «Термическая стабильность термальной жидкости на основе растительного масла при высокой температуре». African Journal of Science, Technology, Innovation and Development . 12 (3): 317–326. doi :10.1080/20421338.2020.1732080. ISSN  2042-1338.
  29. ^ ab N'Tsoukpoe, Kokouvi Edem; Le Pierrès, Nolwenn; Seshie, Yao Manu; Coulibaly, Yézouma (23 февраля 2021 г.). «Технико-экономическое сравнение теплоносителей или материалов для хранения тепловой энергии: исследование случая с использованием масла Jatropha curcas». African Journal of Science, Technology, Innovation and Development . 13 (2): 193–211. doi : 10.1080/20421338.2020.1838082. ISSN  2042-1338.
  30. ^ "Впервые в мире: Siemens Gamesa начинает эксплуатацию своей инновационной электротермической системы хранения энергии" . Получено 27 июля 2019 г. .
  31. ^ "Проект Siemens по испытанию нагретых пород для крупномасштабного и недорогого хранения тепловой энергии". Utility Dive . 12 октября 2016 г. Архивировано из оригинала 13 октября 2016 г. Получено 15 октября 2016 г.
  32. ^ "Nyt energilager skal opsamle grøn energi i varme sten" . Ингениёрен . 25 ноября 2016 г. Архивировано из оригинала 26 ноября 2016 г. . Проверено 26 ноября 2016 г.
  33. ^ «Производители заявляют: Rondo Heat Battery».
  34. ^ «1414 Degrees Limited — Инициатива: инновационная система хранения тепловой энергии на основе кремния для использования возобновляемой энергии по низкой стоимости» (PDF) .
  35. ^ "Сайт по термическому хранению сплавов смешиваемости". Архивировано из оригинала 12 марта 2018 г.
  36. ^ Rawson, Anthony; Kisi, Erich; Sugo, Heber; Fiedler, Thomas (1 октября 2014 г.). "Эффективная проводимость сплавов с разрывом смешения Cu–Fe и Sn–Al". International Journal of Heat and Mass Transfer . 77 : 395–405. Bibcode : 2014IJHMT..77..395R. doi : 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.05.024.
  37. ^ Sugo, Heber; Kisi, Erich; Cuskelly, Dylan (1 марта 2013 г.). «Сплавы смешиваемости с инверсными микроструктурами и высокой теплопроводностью для приложений хранения тепла с высокой плотностью энергии». Applied Thermal Engineering . 51 (1–2): 1345–50. Bibcode : 2013AppTE..51.1345S. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2012.11.029.
  38. ^ Сайто, Акио (1 марта 2002 г.). «Последние достижения в исследованиях по хранению холодной тепловой энергии». International Journal of Refrigeration . 25 (2): 177–189. doi :10.1016/S0140-7007(01)00078-0. ISSN  0140-7007.
  39. ^ "Как работает хранение тепловой энергии" . Получено 7 июля 2024 г.
  40. ^ Харрабин, Роджер (2 октября 2012 г.). «Жидкий воздух „дает надежду на хранение энергии“». BBC News, Наука и окружающая среда . BBC. Архивировано из оригинала 2 октября 2012 г. Получено 2 октября 2012 г.
  41. ^ Патент США № 4,269,170, «Адсорбционное солнечное отопление и хранение»; Изобретатель: Джон М. Герра; ​​Выдан 26 мая 1981 г.
  42. ^ Ле Пьер, Нолвенн; Ло, Лингай (9 сентября 2024 г.). Хранение тепла и холода 2: Термохимическое хранение (1-е изд.). Уайли. дои : 10.1002/9781394312559.ch1. ISBN 978-1-78945-134-4.
  43. ^ N'Tsoukpoe, Kokouvi Edem; Schmidt, Thomas; Rammelberg, Holger Urs; Watts, Beatriz Amanda; Ruck, Wolfgang KL (1 июля 2014 г.). «Систематический многоступенчатый скрининг многочисленных гидратов солей для низкотемпературного термохимического хранения энергии». Applied Energy . 124 : 1–16. Bibcode : 2014ApEn..124....1N. doi : 10.1016/j.apenergy.2014.02.053. ISSN  0306-2619.
  44. ^ Райнер, Клозе. «Сезонные накопители энергии: летнее тепло для зимы». Цюрих, Швейцария: Empa. Архивировано из оригинала 18 января 2017 г.
  45. ^ Проект MERITS Компактное хранилище тепла. "MERITS". Архивировано из оригинала 15 августа 2017 года . Получено 10 июля 2017 года .
  46. ^ Де Йонг, Ард-Джан; Ван Влит, Лоуренс; Хогертс, Кристоф; Роландс, Марк; Кайперс, Рууд (2016). «Термохимическое хранение тепла - от плотности хранения реакции к плотности хранения системы». Энергетическая процедура . 91 : 128–37. Бибкод : 2016EnPro..91..128D. дои : 10.1016/j.egypro.2016.06.187 .
  47. ^ Брюниг, Торге; Крекич, Кристиан; Брун, Клеменс; Питшниг, Рудольф (2016). «Калориметрические исследования и структурные аспекты ионных жидкостей при проектировании сорбционных материалов для хранения тепловой энергии». Химия: Европейский журнал . 22 (45): 16200–12. doi :10.1002/chem.201602723. PMC 5396372. PMID  27645474 . 
  48. ^ N'Tsoukpoe, Kokouvi Edem; Kuznik, Frédéric (1 апреля 2021 г.). «Проверка реальности долгосрочного термохимического хранения тепла для бытовых применений». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 139 : 110683. Bibcode : 2021RSERv.13910683N. doi : 10.1016/j.rser.2020.110683. ISSN  1364-0321.
  49. ^ Колпак, Алекси М.; Гроссман, Джеффри К. (2011). «Азобензол-функционализированные углеродные нанотрубки как высокоэнергетическое солнечное тепловое топливо». Nano Letters . 11 (8): 3156–62. Bibcode : 2011NanoL..11.3156K. doi : 10.1021/nl201357n. PMID  21688811.
  50. ^ "Хранение энергии в химических связях молекул". Off Grid Energy Independence . 21 января 2014 г. Получено 27 января 2021 г.
  51. ^ аб Мансо, Мэдс; Петерсен, Энн Углхолдт; Ван, Чжихан; Эрхарт, Пол; Нильсен, Могенс Бронстед; Мот-Поульсен, Каспер (16 мая 2018 г.). «Молекулярное хранение солнечной тепловой энергии в олигомерах фотопереключателей увеличивает плотность энергии и время хранения». Природные коммуникации . 9 (1): 1945. Бибкод : 2018NatCo...9.1945M. дои : 10.1038/s41467-018-04230-8 . ISSN  2041-1723. ПМК 5956078 . ПМИД  29769524. 
  52. ^ Хокинс, Джошуа (15 апреля 2022 г.). «Новая жидкая система может произвести революцию в солнечной энергетике». BGR . Получено 18 апреля 2022 г. .
  53. ^ Ван, Чжихан; Ву, Чжэньхуа; Ху, Чжию; Оррего-Эрнандес, Джессика; Му, Эржень; Чжан, Чжао-Ян; Еврик, Мартин; Лю, Ян; Фу, Сюэчэн; Ван, Фэндань; Ли, Тао; Мот-Поульсен, Каспер (16 марта 2022 г.). «Выработка солнечной тепловой электроэнергии в масштабе чипа». Отчеты о клетках Физические науки . 3 (3): 100789. Бибкод : 2022CRPS....300789W. дои : 10.1016/j.xcrp.2022.100789 . hdl : 10261/275653 . ISSN  2666-3864. S2CID  247329224.
  54. ^ "Хранение энергии". Energy Saving Trust . Получено 18 июня 2024 г.
  55. ^ ""Имеется большой опыт работы с твердотельными высокотемпературными хранилищами"". Solarthermalworld . 6 марта 2024 г.
  56. ^ «Обзор поставщиков решений для высокотемпературного хранения — состояние на март 2024 г.» (PDF) . Март 2024 г.
  57. ^ ab Mooney, Chris (24 февраля 2016 г.). «Ваш домашний водонагреватель вскоре может стать еще и батареей». Washington Post .
  58. ^ Хледик, Р.; Чанг, Дж.; Люкен, Р. (2016). «Скрытая батарея: возможности электрического водонагрева» (PDF) . Подготовлено для NRECA, NRDC и PLMA группой Brattle.
  59. ^ Макграт, Мэтт (5 июля 2022 г.). «Изменение климата: «Песчаная батарея» может решить большую проблему зеленой энергетики». BBC News.
  60. ^ "Песчаные батареи обеспечивают теплом сети централизованного теплоснабжения в Финляндии". Solarthermalworld . 6 марта 2024 г.
  61. ^ "Информация о тесте | Основная | Название сайта". geotctest.com .
  62. ^ Лю, Сяобин; Клеменци, Рик; Лю, Су (1 апреля 2017 г.). «Расширенный метод тестирования теплопроводности грунта». doi : 10.2172/1354667. OSTI  1354667 – через www.osti.gov.
  63. ^ «Испытания теплового отклика делают шаг вперед, Geo Outlook 2017 Vol. 14 No. 3, Рик Клеменци, Сяобин Лю, Гарен Эвбанк и Джуди Сиглин».
  64. ^ «Характеристики систем HVAC в здании штаб-квартиры ASHRAE», Джеффри Д. Спитлер, Лора Э. Саутхард, Сяобин Лю, организация GeoExchange, 30 сентября 2014 г., см. Рисунок 2-7 (pdf, стр. 32): Температура окружающего воздуха и подачи воды в контур заземления в часы работы».
  65. ^ Жидкосолевая батарея#Использование
  66. ^ "report" . Получено 20 февраля 2020 .
  67. ^ Ромеро, И. Б.; Страхан, П. (2013). Экспериментальное исследование электрического накопительного нагревателя в контексте технологий хранения (PDF) (магистр наук). Устойчивая инженерия: возобновляемые энергетические системы и окружающая среда, Университет Стратклайда. Архивировано (PDF) из оригинала 14 мая 2016 г.
  68. ^ "Веб-сайт Solarthermal world.og" . Проверено 23 июля 2023 г.
  69. ^ ab Wong B. (2011). Drake Landing Solar Community Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine . Презентация на конференции IDEA/CDEA District Energy/CHP 2011. Торонто, 26–29 июня 2011 г.
  70. ^ Проект SunStor-4, Марсталь, Дания. Система централизованного солнечного теплоснабжения Архивировано 24 марта 2021 г. в Wayback Machine , имеющая межсезонный резервуар для хранения, расширяется.
  71. ^ "Хранение тепловой энергии в ThermalBanks". ICAX Ltd, Лондон. Архивировано из оригинала 14 ноября 2011 г. Получено 21 ноября 2011 г.
  72. ^ "Canadian Solar Community Sets New World Record for Energy Efficiency and Innovation" (пресс-релиз). Natural Resources Canada. 5 октября 2012 г. Архивировано из оригинала 3 ноября 2016 г. Получено 11 января 2017 г.
  73. ^ Кхаре, Самир; Делл'Амико, Марк; Найт, Крис; МакГарри, Скотт (2012). «Выбор материалов для хранения скрытой тепловой энергии при высокой температуре». Материалы и солнечные элементы для солнечной энергетики . 107 : 20–7. Bibcode : 2012SEMSC.107...20K. doi : 10.1016/j.solmat.2012.07.020.
  74. ^ Кхаре, С.; Делл'Амико, М.; Найт, К.; МакГарри, С. (2013). «Выбор материалов для хранения чувствительной энергии при высоких температурах». Материалы и солнечные элементы для солнечной энергетики . 115 : 114–22. Bibcode : 2013SEMSC.115..114K. doi : 10.1016/j.solmat.2013.03.009.
  75. ^ abc "Система теплоснабжения Isentropic Pumped Heat System сохраняет энергию в масштабе сети". Архивировано из оригинала 22 июля 2015 г. Получено 19 июня 2017 г.
  76. ^ ab "ХРАНЕНИЕ ЭНЕРГИИ: НЕДОСТАЮЩЕЕ ЗВЕНО В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЯЗАТЕЛЬСТВАХ ВЕЛИКОБРИТАНИИ". IMechE. стр. 27. Архивировано из оригинала 12 июля 2014 г.
  77. ^ ab "Pumped Heat Energy Storage" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 22 января 2017 г. . Получено 16 июля 2017 г. .
  78. ^ abc "Isentropic's PHES Technology". 20 октября 2014 г. Архивировано из оригинала 12 октября 2017 г. Получено 16 июля 2017 г.

Внешние ссылки

Дальнейшее чтение