Thermesch Stockage Technologie

Thermesch Energie, als eng vun de wichtegsten Energiequellen, déi vun der Mënschheet genotzt ginn, ass haaptsächlech an dräi Kategorien op Basis vun hiren Aarbechtsprinzipien klasséiert: sensibel thermesch Lagerung, latent thermesch (Phasenännerung) thermesch Lagerung an thermochemesch thermesch Lagerung. Et stellt 40% bis 50% vum finalen Energieverbrauch aus, a seng Uwendungen sinn extrem breet-greifend. An der aktueller Energieentwécklung an Notzung System, bal all Energie Konversioun Prozesser involvéiert thermesch Energie. Wéi och ëmmer, wéinst dem inévitabelen Energieverloscht wärend der Energiekonversioun, gëtt thermesch Späichertechnologie selten direkt op elektresch Energielagerung applizéiert (dh Situatiounen wou souwuel Input wéi Ausgang elektresch Energie sinn). Amplaz gëtt et méi dacks als Link an der Energiekonversiounskette benotzt oder einfach op thermesch Systemer applizéiert.

Sensibel Hëtztlagerung

Sensible Wärmelagertechnologie ass eng Method fir Hëtzt ze späicheren an ze befreien andeems d'Verännerungen an der Temperatur vun enger Substanz benotzt ginn. Säin Aarbechtsmechanismus ass relativ einfach: Hëtztlagerung oder Verëffentlechung gëtt duerch Heizung oder Ofkillung vum Medium erreecht. Wärend dësem Prozess mécht d'Medium keng chemesch Transformatioun oder Phaseännerung, wat de ganze System einfach mécht ze kontrolléieren an stabil ze bedreiwen. Ausserdeem ginn et vill Aarte vu sou Hëtztlagermaterialien zu niddrege Käschten, wat se fir grouss -Uwendungen gëeegent mécht. Dës Technologie ass net nëmmen héich reift, awer weist och breet Uwendungspotenzial a ville Felder. Wéi och ëmmer, sënnvoll Wärmelagerung stellt och e puer Erausfuerderunge vir, sou wéi niddreg Energiedicht, grouss Ausrüstungsgréisst, bedeitende Wärmeverloscht wärend laangfristeg Lagerung, an onbestänneg Ausgangstemperatur. Sensibel Hëtztlagerungsmedien kënne breed an zwou Kategorien klasséiert ginn: flësseg a fest. Allgemeng flësseg Wärmelagermaterialien enthalen Waasser, thermesch Ueleg, geschmollte Salz a flëssegt Metall. Ënnert dësen ass Waasser, wéinst senger gudder Sécherheet a Stabilitéit, an der Tatsaach datt seng Wärmelagertemperatur typesch net méi wéi 100 Grad ass, vill an Solarwasserheizungssystemer a Raumheizung benotzt. Thermesch Ueleger, mat hirer exzellenter thermescher Konduktivitéit a breetem Betribstemperaturberäich, goufen a fréie mëttel- an héich-Temperatur thermesch Energielagerungsapplikatiounen benotzt; awer, hir héich Käschten, Brennbarkeet an déi potenziell héich-Drockrisiken an zouenen-Schleifsystemer hunn zu hirem graduellen Ersatz duerch aner superior Optiounen gefouert. Am Géigesaz, geschmollte Salzer, mat hirem nidderegen gesättigten Dampdrock, gerénger Viskositéit, héijer thermescher Konduktivitéit, Net-Entzündbarkeet, an Net-Toxizitéit, funktionnéieren gutt bei Temperaturen, déi dem Mainstream Dampparameter entspriechen, a si relativ preiswert, sou datt se als ideal Wiel fir d'Solarthermoelektresch Konversioun ugesi ginn. Wéi och ëmmer, bei extrem héijen Ëmfeldstemperaturen kënne geschmollte Salzer Pipelines a verbonnen Ausrüstung korrodéieren, wat weider Fuerschung a Verbesserung vun hirer Kompatibilitéit an Hëtztbeständegkeet mat Edelstol erfuerdert. Flësseg Metaller, wéinst hirer extrem héicher thermescher Konduktivitéit, ginn als potenziell héich -Temperatur (iwwer 600 Grad) thermesch Späicherléisung ugesinn; awer, ginn hir héich reaktiv chemesch Eegeschafte, zousätzlech Sécherheet Mesuren sinn néideg normal System Operatioun ze garantéieren, an hir héich Käschten hält se an de fréie Stadien vun Exploration.

Gemeinsam zolidd thermesch Späichermaterialien enthalen Beton, Fiels, a refractaire Zillen. Am Verglach mat flëssege thermesche Späichermaterialien kënnen zolidd thermesch Späichermaterialien bei méi héijen Temperaturen operéieren a méi Hëtzt am selwechte Raum späicheren, wat eng Reduktioun vun der erfuerderter Quantitéit u Material an eng Ofsenkung vun de Gesamtkäschte bedeit.

Latent Hëtzt (Phasenännerung) thermesch Lagerung

Phase Change thermesch Energielagerungstechnologie hänkt haaptsächlech op latenter Hëtzt als seng Haaptform vun Energielagerung. Dës Technologie benotzt d'Absorptioun oder d'Verëffentlechung vu grousse Quantitéite vun latenter Hëtzt wärend Phasetransitioune fir Hëtzt ze späicheren. Wärend dësem Prozess bleift d'Temperatur vum Material bal konstant. Dës thermesch Energielagerungstechnologie huet bedeitend Virdeeler wéi héich Energiedicht a klenge Volumen.

De Prozess duerch deen d'Matière vun engem Staat an en aneren transforméiert gëtt e Phaseniwwergang genannt. Typesch geschitt dësen Iwwergang ënner isothermeschen oder no -isothermesche Bedéngungen a gëtt begleet vun enger bedeitender Energieännerung -der Absorptioun oder Verëffentlechung vun enger grousser Quantitéit un Hëtzt. Dës Energie gëtt definéiert als latent Hëtzt vum Phaseniwwergang. Besonnesch déi latent Hëtzt, déi am Phaseniwwergang vun de meeschte Materialien involvéiert ass, ass vill méi grouss wéi déi vun der verstänneger Hëtzt. Zum Beispill huet Waasser eng spezifesch Wärmekapazitéit vu ronn 4,2 kJ/kg· Grad, a während dem Iwwergang vun engem festen an e flëssege Staat (Äis schmëlzt a Waasser) kann Waasser 355 kJ/kg Energie als latent Hëtzt vum Phasetransitioun absorbéieren. Dofir, wat d'Energiedicht ugeet, ass d'Benotzung vun der latenterer Hëtzt vum Phasetransitioun wesentlech besser wéi Methoden déi eleng op sensibel Hëtzt vertrauen.

Phasetransitioune vun der Matière enthalen haaptsächlech véier Aarte: fest-fest, fest-flësseg, fest-gas, a flësseg-gas. Obwuel zolidd-Gas a flësseg-Gastransitioune héich latente Hëtztwäerter hunn, erhéijen déi bedeitend Volumenännerungen an dëse Fäll d'Schwieregkeet vun der praktescher Operatioun, sou datt hir Uwendung limitéiert ass. Am Géigesaz, zolidd- zolidd Phase-Iwwergäng, déi optrieden wann e festt Material vun engem kristallinesche Staat an en anert transforméiert, weisen méi kleng Volumenännerungen a méi niddereg Ënnerkühlung, awer d'Hëtzt, déi fräigelooss oder absorbéiert gëtt, ass allgemeng manner wéi déi aner Phaseniwwergangsprozesser. A festen-flëssege Phase Iwwergäng ännert d'Matière vun engem festen an e flëssege Staat. Och wann dëse Prozess e spezifesche Behälter erfuerdert fir d'Flëssegkeet ze halen, ass d'Volumenännerung vill méi kleng wéi a festen-Gas a flëssege-Gasphase-Iwwergäng, an déi involvéiert latent Hëtzt ass wesentlech méi héich wéi an zolidd- Festphase-Iwwergäng. Mat dëse Charakteristiken, fest -flësseg Phase Iwwergäng ginn am Moment als déi prakteschst a wäit applicabelst Phas Changement thermesch Späichermethod ugesinn.

Momentan ginn et vill Aarte vu Materialien, déi an der Phase-Ännerung thermesch Späichertechnologie benotzt ginn, haaptsächlech an zwou Kategorien opgedeelt op Basis vun hirer chemescher Zesummesetzung: organesch an anorganesch. Organesch Phase änneren Materialien enthalen haaptsächlech Substanzen wéi Paraffinwachs, Alkoholen a Fettsäuren; wärend anorganesch Phaseännerungsmaterialien duerch kristallin hydratiséiert Salzer, geschmollte Salze a Metaller oder hir Legierungen vertruede sinn. Allgemeng sinn organesch Phase Verännerungsmaterialien méi gëeegent fir thermesch Energielagerung am nidderegen bis mëttleren Temperaturberäich, während anorganesch Phase Verännerungsmaterialien besser thermesch Energiespeicherleistung ënner mëttlerer bis héich Temperaturbedéngungen weisen.

Thermochemesch thermesch Lagerung

Thermochemesch thermesch Energiespeichertechnologie bitt extrem héich Energiedicht pro Eenheet Volumen, erreecht d'Uerdnung vu GJ / m³. Am Verglach ass d'Energiedicht vu verstännegen Hëtztlagermaterialien nëmmen ongeféier een -Zéngtel, an déi vun latenten Wärmelagermaterialien ass nëmmen d'Halschent. Ausserdeem, andeems d'Reaktanten trennen, kann dës Technologie Null-Verloscht thermesch Energielagerung bei Raumtemperatur erreechen, sou datt se wäit als ee vun de villverspriechendsten Technologien fir grouss -Skala a laang-thermesch Energielagerung ugesi gëtt. Baséierend op de verschiddene chemesche Bindungsännerungen, déi am Energielagerungsprozess involvéiert sinn, kann thermochemesch thermesch Energielagerung weider an zwou Haaptkategorien opgedeelt ginn: Chemisorptioun thermesch Energielagerung a chemesch Reaktioun thermesch Energielagerung.

Chemisorption thermesch Lagerung ass besonnesch gëeegent fir Uwendungen an niddreg -Temperatur Ëmfeld. Et baséiert op d'Bildung an d'Breechung vu physikaleschen oder chemeschen intermolekuläre Kräfte (wéi Van der Waals Kräften, elektrostatesch Kräften, a Waasserstoffbindungen) tëscht festen Adsorbenten a gasformen Adsorbaten fir Wärmelagerung a Verëffentlechung z'erreechen. Dës Technologie enthält haaptsächlech zwou Kategorien vu Systemer: een ass e hydratiséierte Salzsystem mat Waasserdamp als Adsorbat; deen aneren ass en Ammoniakkomplex System mat Ammoniakmoleküle als Adsorbat. Dësch 1-2 weist déi spezifesch Zorte, Hëtzt Stockage / Fräisetzung Temperaturen, an Energie Stockage Dicht vun e puer allgemeng benotzt chemisorption thermesch Stockage Materialien.

Table 1-2 Eegeschafte vun allgemeng benotzt chemesch Adsorption Thermal Stockage Materialien:

Chemesch Reaktioun thermesch Energielagerung gëtt haaptsächlech ënner mëttleren - an héijen - Temperaturbedéngungen applizéiert, a seng Systemer si divers, dorënner Methanreforméierung, Ammoniaksynthese an Zersetzung, Metallhydriden, Karbonaten, Metalloxiden a Metallhydroxiden. Dës Methoden erreechen d'Lagerung an d'Verëffentlechung vun der thermescher Energie duerch d'Ofbriechen an d'Rekombinatioun vu chemesche Bindungen. Dës Zort vun Energielagerung huet grouss Reaktiounswäerter, héich Energiedicht an e breet Operatiounstemperaturberäich. Wéi och ëmmer, a prakteschen Uwendungen bleiwen Erausfuerderungen, dorënner Käschtekontrolle, Materialkorrosioun a Gaslagerung. Dofir ass et noutwendeg eng-Déift Fuerschung iwwer déi relevant Reaktiounsmechanismen ze maachen an de Prozessfloss ze optimiséieren fir d'Gesamtleistung ze verbesseren.

Thermochemesch thermesch Energielagerungssystemer hu komplex Strukturen a villen Hilfsgeräter, wat zu héich initial Investitiounskäschte resultéiert. De Moment ass hir ultra-héich Energiedicht pro Eenheet Volumen net voll genotzt ginn. Ausserdeem, wéinst der Komplexitéit vun de involvéierten chemesche Reaktiounsmechanismen, ass präzis Kontroll vun de Reaktiounsraten Erausfuerderung, an e puer Reaktiounsprozesser hunn strikt Sécherheetsfuerderunge, déi d'Gesamtsystemeffizienz weider verbesseren. Dofir ass weider-Déiftfuerschung iwwer thermochemesch thermesch Energielagerungstechnologie gebraucht fir dës Themen unzegoen.