什么是热能储存-定义

热能存储形成电厂的关键部件,以改善其调度性。通过广泛的不同技术实现了热能存储(TES)。优德app热工程学

热能存储

微观能-内能w88优德app,内部能量(也称为热能)被定义为与微观能量形式。这是一个大量的数量这取决于系统的大小,或者它所包含的物质的数量。的SI单位内部能量是个焦耳(j)。它是包含在系统内部的能量,不包括系统整体运动的动能和系统的势能。微观能量形式包括那些由于旋转,振动、翻译, 和互动在物质的分子中。可以直接测量或评估这些形式的能量,但是已经开发了技术以评估所有这些微观能量的总和的变化。

另外,能量可以存储在构成分子的原子之间的化学键中。这储能在原子水平上包括与电子轨道态、核自旋和原子核内的结合力有关的能量。

PS10太阳能发电厂在西班牙。资料来源:wikipedia.org许可证:cc by 2.0
PS10太阳能发电厂在西班牙。资料来源:wikipedia.org许可证:cc by 2.0

热能也可以非常有效地存储。如今,能源市场的情况是不同的。对传统能源价格的越来越长,环保意识导致增加可再生能源和能源效率的使用。热能存储是发电厂改善其调度能力的关键组成部分,特别是对集中太阳能发电厂(CSP)而言。热储能(TES)是通过不同的技术实现的。储存热能有三种方法,目前仍在研究中。

显热蓄热(SHS)

最直接的方式是储存明智的热量明智的蓄热是基于提高温度用来储存的液体或固体并在需要时随温度降低而释放。按照这个世界需要的规模,储存能量所需的体积是非常大的。使用的材料显热储存必须有很高的热容还有高沸腾或熔点。尽管这种热量储存方法目前对蓄热储存效率较低,但与潜伏或化学热量相比,它是最不复杂的,并且它是便宜的。

从热力学的w88优德app角度来看,感热的储存是基于增加在大多数情况下,储存的材料要么是液体,要么是固体。显效应是温度的变化。蓄热量可由式得到:

明智的蓄热 - 方程

热容

特定热容量表不同的物质受到影响,不同的大小增加热量。当给不同的物质施加一定的热量时,它们的温度就会增加不同的量。这比例常数之间的热问物体吸收或失去的物质,以及由此产生的温度变化不的对象被称为热容量C.的一个对象。

C = Q / δ t

热容是一个大量的财产物质,意味着它与系统的大小成比例。热容量C.每度或每kelvin的能量有能量单位。当表达与一样的现象强度性质,热容除以物质、质量或体积的数量,因此该数量与样品的大小或范围无关。

潜热贮藏(LHS)

一种常见的方法热能存储用的材料叫什么相变材料(PCM)。这些材料在经历A时储存热量相变例如,从固体到液体,从液体到气体,或从固体到固体(一种晶体形式变为另一种晶体形式,但没有物理相变)。

相变“solid-to-liquid是最常用的,也是实实在在的改变感兴趣的。这些材料可以作为一种有效的储存方法热能(太阳能、非高峰用电、工业废热)。与显热蓄热系统相比,潜热蓄热系统具有蓄热密度高的优点熔化潜热)和储存过程的等温性。熔化热或蒸发热比比热容大得多。潜热与感热的比较表明,潜热的蓄热密度一般是感热的5 ~ 10倍。

一般来说,潜热的影响与相变关联的关联是显着的。潜热,也被称为蒸发焓(液汽相变化)或熔化焓(固液相变化),是增加或从物质中移出的热量,以产生相变化。这种能量分解了分子间的引力,同时也必须提供必要的能量来膨胀物质PΔV工作)。当潜热时,无温度变化。

相变材料

相变材料(PCM)为潜热储料。在期望的范围内找到具有熔合潜热和熔化温度的材料是可能的。将在设计中使用的PCM热能存储系统应达到理想的热物理,动力学和化学性质。

热物理性质

  • 特定应用的合适相转变温度。
  • 高相变潜热,以占据尽可能小的体积。
  • 熔化温度在所需的操作温度范围内。
  • 高比热量提供额外的显着明智的蓄热。
  • 高导热系数,以减少温度梯度,并协助存储系统的能量充放电。
  • 在工作温度下的相变和小蒸气压的小体积变化,以减少容纳问题。

动力学特性

  • 高成核速率避免液相过冷。
  • 晶体生长速率高,使系统能够满足存储系统的热回收需求。

化学性质

  • 出于安全原因无毒,不易燃和非爆炸材料。
  • 长期化学稳定性和完整的可逆熔体/冻结循环。
  • 经过大量的冷冻/融化循环后,没有降解。
  • 低腐蚀性

最后,材料必须是丰富的,可用的和廉价的,以帮助进入可行性使用的存储系统。

pcm数量较多,可分为三大类:

  • 有机相变储
  • 无机相变储
  • 共晶吸附

例如,热能储存可用于集中式太阳能发电站(CSP),其主要优点是能够有效地储存能量,允许在24小时内调度电力。在一个包含存储的CSP装置中,太阳能首先被用来加热熔盐或合成油,在保温罐中高温存储热能。后用热熔盐生产蒸汽,按要求由蒸汽汽轮发电机发电。在聚光太阳能电站中利用潜热和感热,可以采用高温太阳能热输入。各种金属共晶混合物,如铝和硅(AlSi12)提供高熔点(577°C)适合高效蒸汽产生,而高铝水泥基材料提供良好的蓄热能力。

热化学储存

三种可能之一方法热能存储是使用可逆性热化学反应最重要的优势热化学存储方法是反应焓比比热或熔化热大得多。因此存储密度要好得多。在化学反应,能量储存在化学键在组成分子的原子之间。能量储存原子水平包括与电子轨道状态相关的能量。无论是化学反应吸收还是释放能量,反应过程中的能量都没有整体变化。那是因为能量保护规律,哪些指出:

能量既不能创造也不能毁灭能量可能在化学反应过程中改变形式

一个基于化学反应能量的实验性存储系统的例子是盐水合物技术。这种制度对季节性特别有利热能存储。该系统利用盐水合或脱水时产生的反应能量。它的工作原理是将热量储存在含有50%氢氧化钠(NaOH)溶液的容器中。热(例如使用太阳能集热器)通过吸热反应蒸发水来储存。当再次加水时,在50°C时,热在放热反应中释放出来。目前的系统效率为60%。

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参见:

热的一代

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