Techniki akumulacji energii – część 2

Energy storage technology – part 2
MICHAŁ POMORSKI, ARTUR NEMŚ, ZBIGNIEW GNUTEK
Źródła ciepła i energii elektrycznej
Techniki akumulacji energii – część 2
Termiczne systemy akumulacji energii
W pracy opisano różne metody
i techniki akumulacji energii stosowane obecnie i możliwe do zastosowania. Wskazano na ich wady,
zalety oraz zakresy osiąganych
parametrów technicznych. Dokonano porównania parametrów
technicznych i ekonomicznych
różnych technik akumulacji energii
oraz wskazano na techniki mające duży potencjał rozwoju.
Słowa kluczowe: akumulacja
energii, termiczne systemy akumulacji energii, mechaniczne systemy
akumulacji energii, elektryczne
systemy akumulacji energii, elektrochemiczne systemy akumulacji
energii, chemiczne systemy akumulacji energii, biologiczne systemy akumulacji energii
The paper describes the various
methods and techniques of energy
storage currently used and that
may be applicable. Their
disadvantages, advantages and
ranges achieved technical
parameters were shown.
A comparison of technical and
economic parameters of different
energy storage techniques was
made and the technique with
a large potential for development
was pointed out.
Keywords: energy storage,
thermal energy storage systems,
mechanical energy storage
systems, electrical energy storage
systems, electrochemical energy
storage systems, chemical energy
storage systems, biological energy
storage systems
Ciepło jest jedną z form energii użytecznej najczęściej spotykanych i wymagających
magazynowania zarówno krótko jak i długookresowego. Może ona być akumulowana
poprzez zmianę energii wewnętrznej z wykorzystaniem ciepła właściwego substancji,
poprzez doprowadzenie do przemiany fazowej (wykorzystanie ciepła utajonego),
w procesach cieplno-chemicznych lub jako ich kombinacja.
Do akumulacji ciepła z wykorzystaniem ciepła właściwego substancji można stosować ciała stałe i ciecze. W przypadku akumulacji ciepła podczas przemiany fazowej
wykorzystuje się najczęściej zmianę fazy ciało stałe-ciecz i ciecz-gaz. W cieplno-chemicznych systemach akumulacji energii wykorzystuje się zjawiska sorpcyjne oraz chemiczne. Podział sposobów akumulacji ciepła przedstawiono na rys. 11.
Rys. 11.
Podział termicznych systemów
akumulacji energii
Fig. 11. Division of
thermal energy
storage systems
Akumulacja ciepła z wykorzystaniem ciepła właściwego
W akumulatorach ciepła wykorzystujących ciepło właściwe substancji energia jest
magazynowana przez podwyższenie temperatury medium (ciała stałego lub cieczy).
System ten wykorzystuje pojemność cieplną i zmianę temperatury materiału podczas
ładowania i rozładowywania akumulatora. Ilość zakumulowanego ciepła jest zależna
od ciepła właściwego, zmiany temperatury i ilości materiału akumulującego ciepło zgodnie z zależnością:
Rys. 12.
Ciepło właściwe
wybranych materiałów w odniesieniu do jednostki
masy i jednostki
objętości
Fig. 12. Specific
heat of selected
materials in relation to the weight
and volume
Dr inż. Michał Pomorski, dr inż. Artur Nemś, prof. dr hab. inż. Zbigniew Gnutek – Katedra
Termodynamiki, Teorii Maszyn i Urządzeń
Cieplnych, Wydział MechanicznoEnergetyczny, Politechnika Wrocławska
www.informacjainstal.com.pl
11/2015
27
Ź
(3)
Substancjami, które można rozpatrywać jako media robocze przy akumulacji
ciepła jawnego są: woda, powietrze,
oleje, skały, grunty itp. Materiałami, które
najlepiej nadają się do akumulacji tego
typu należą: złoża skalne, złoża ziemne
oraz zbiorniki wodne. Na rys. 12 pokazano wartości ciepła właściwego odniesionego do jednostki masy i jednostki objętości dla wybranych cieczy i ciał stałych.
Substancją, która ma najlepsze właściwości akumulacyjne w zakresie wykorzystania ciepła właściwego jest woda. Wadą
tego medium jest niska temperatura akumulacji i dość wąski zakres temperatury
(0÷100oC przy ciśnieniu atmosferycznym).
Innymi substancjami mającymi dobre
własności akumulacyjne są metale oraz
złoża skalne i ziemne. Przykład zastosowania akumulacji ciepła w skalnym złożu do
całorocznego zapewnienia potrzeb grzewczych przedstawiono na rys. 13. Podstawowym elementem takiego systemu jest wielkogabarytowy akumulator ciepła, w którym
temperatura może sięgać kilkuset stopni
Celsjusza. Taka wysokotemperaturowa akumulacja pozwala na magazynowanie
znacznej ilości ciepła, a akumulator może
sprawnie współpracować z instalacją wykorzystującą odnawialne źródła energii.
Pozwala to np. na wykorzystanie zgromadzonej latem energii, w okresie grzewczym.
Akumulacja ciepła z wykorzystaniem
ciepła utajonego
Magazynowanie ciepła z wykorzystaniem ciepła utajonego oparte jest na zjawisku występowania ciepła przemiany
fazowej podczas zmiany stanu skupienia.
Najczęściej wykorzystuje się przejście
fazowe ciało stałe – ciecz. Ten sposób
akumulacji pozwala na zmagazynowanie
dużych ilości ciepła w bardzo wąskim
zakresie temperatury. Ilość ciepła, która
jest generowana (pochłaniana) podczas
przemiany fazowej jest proporcjonalna do
ilości substancji oraz ciepła przejścia fazowego zgodnie z zależnością:
Q = m · r
Rys. 13.
Koncepcja budynku samowystarczalnego energetycznie z akumulacja ciepła w złożu granitowym [6]
Fig. 13. The concept of building a self-sustaining energy with accumulation of heat in the bed of granite [6]
Rys. 14.
Zmiana entalpii wybranych substancji organicznych i nieorganicznych możliwych do zastosowania do
akumulacji ciepła, w porównaniu z wodą [7]
Fig. 14. Enthalpy change of selected organic and inorganic substances applicable to the accumulation
of heat, compared with the water [7]
Tabela 1. Przykładowe możliwe formy konwersji energii wykorzystujące reakcje chemiczne [18]
Table 1. Examples of possible forms of energy conversion using of chemical reactions [18]
Forma energii doprowadzonej
Forma energii wyprowadzonej
Metoda kontroli reakcji chemicznej
Nazwa
Ciepło
Ciepło
Katalizatory
Chemiczna rurka ciepła do cieplno-chemicznej akumulacji energii
Ciepło
Ciepło
Rozdział faz
Chemiczna pompa ciepła
Ciepło
Mechaniczna
Rozdział faz
Chemiczny silnik cieplny
Chemiczna pompa ciepła lub odwrócony chemiczny silnik cieplny
Mechaniczna
Ciepło
Rozdział faz
Ciepło
Elektryczna
Rozdział faz
Elektrochemiczny silnik cieplny
Elektryczna
Ciepło
Rozdział faz
Elektrochemiczna pompa ciepła
Elektryczna
Ciepło
Rozdział produktów
Termochemiczne ogniwa paliwowe
Elektryczna
Katalizatory, Temperatura,
Rozdział faz
Fotochemiczna rurka ciepła
Promieniowania
(4)
Ponieważ trudno jest wykonać system akumulacji ciepła działający w temperaturze przemiany fazowej to zazwyczaj ten proces
wykonywany jest w szerszym zakresie temperatury, w związku z czym do ilości zakumulowanej energii podczas przemiany fazowej
należy dodać energię zakumulowaną podczas ogrzewania (wykorzystanie ciepła właściwego substancji) fazy stałej i ciekłej. Zależność na ilość ciepła możliwą do zakumulowania modyfikuje się do postaci:
(5)
Do akumulacji tego typu można wykorzystywać zarówno substancje organiczne jak i nieorganiczne. Najczęściej spotykanymi
substancjami wykorzystywanymi do akumulacji ciepła są parafiny oraz uwodnione sole. Przykładowe zmiany entalpii substancji
28 11/2015
www.informacjainstal.com.pl
Chemiczne systemy akumulacji energii
Istnieje wiele możliwości zastosowania reakcji chemicznych w celu magazynowania energii. Można do nich zaliczyć m.in.:
–– odwracalne reakcje chemiczne, które mogą być wykorzystywane w celu podwyższenia temperatury w układzie [17],
–– chemiczną absorbcję energii w niskiej temperaturze i dostarczenie jej przy wysokiej temperaturze [17],
–– chemiczną pompę ciepła, która dzięki wysokotemperaturowemu ciepłu, umożliwia podgrzanie czynnika chłodnego [19].
Istnieje wiele reakcji chemicznych pozwalających na konwersję promieniowania słonecznego, energii elektrycznej, pracy mechanicznej czy ciepła na energię chemiczną. Energia ta może być następnie chemicznie przekształcana do jednej z tych form energii
[18]. Niektóre z możliwych form konwersji energii wykorzystujących reakcje chemiczne zostały zamieszczone w tabeli 1. Przedstawione zostały również niektóre metody kontrolowania szybkości reakcji.
Do najważniejszych form konwersji energii, które w procesie akumulacji wykorzystują reakcje chemiczne należy zaliczyć procesy
odwracalne. Reakcje, które w stosunkowo prosty sposób można odwrócić umożliwiają, ważną w procesie magazynowania, powtarzalności procesu cyklicznego ładowania i rozładowywania akumulatora. Takie reakcje mogą być egzotermiczne, w których ciepło jest wydzielane lub endotermiczne, w których ciepło musi zostać doprowadzone.
W procesach akumulacji chemicznej wykorzystuje się następujące typy reakcji [13]:
–– syntezę amoniaku,
–– rozkład siarczanów i azotanów,
–– rozkład trójtlenku siarki,
–– rozkład fluorków,
–– rozkład wodorków i wodorotlenków,
–– uwodnienie i odwodnienie związków organicznych.
Ze względu na wysokie wartości zmiany entalpii występujących podczas przebiegu takich reakcji chemicznych, sposób akumulacji energii tą metodą pozwala na zgromadzenie dużych ilości energii w niewielkiej jednostce masy lub objętości [17]. Zmiany entalpii
dla przykładowych reakcji odwracalnych zostały zamieszczone w tabeli 2.
Warto zauważyć (tab. 2), że wartości temperatury potrzebne do przebiegu reakcji sprawiają, że substancje te zaliczane są do
materiałów średnio – i wysokotemperaturowych [11]. Ogranicza to znacznie obszar ich zastosowania. Substancją pozwalającą
zakumulować dużą ilość energii (252 kJ/kg) w niskiej temperaturze (32°C) jest uwodniona sól glauberska (Na2SO4·10H2O), która
daje możliwość magazynowania ciepła w większej skali. Temperatura, w której zachodzą procesy chemiczne jest jednak funkcją
ciśnienia. Oznacza to, że poprzez obniżenie ciśnienia można uzyskać niższą temperaturę przebiegu reakcji [15].
W celu łatwego przechowywania, korzystne jest, jeśli substraty i produkty reakcji występują w fazie ciekłej lub stałej. Dodatkowo jeśli
w wyniku reakcji otrzymuje się dwie fazy łatwe do rozdzielenia (np. ciało stałe i gaz) to pozwala to zapobiegać reakcji odwrotnej [12].
Zaletą odwracalnych reakcji chemicznych jest fakt, że reakcje wiązania i rozpadu nie muszą zachodzić w tym samym miejscu.
Przykładem może być trójtlenek siarki, który pod wpływem katalizatorów, w wysokiej temperaturze, pobierając ciepło pozwala na
uzyskanie dwutlenku siarki i tlenu, które mogą być transportowane na duże odległości. Następnie, w wymienniku ciepła, pod wpływem
katalizatora, możliwy jest odbiór ciepła w reakcji utleniania. Taki proces otrzymał nazwę „thermochemical pipeline reaction” [12].
Innym sposobem wykorzystania reakcji chemicznych w procesie magazynowania energii jest wykorzystanie zmiany stężenia
niektórych roztworów wodnych. Przykładem może być zmiana stężenia H2SO4 zachodząca w temperaturze 338÷523°C. Metoda ta
nosi nazwę „chemical heat storage” [12].
Magazynowanie energii wykorzystującej reakcje chemiczne nie doczekało się szerokiego zastosowania. Jednym z powodów są
obawy o powtarzalność cykli łączenia i rozpadu w dłuższym czasie. Przykładowo dla reakcji CaCO3 ←
→ CaO + CO2 po 10 cyklach,
efektywność konwersji do CaCO3 spada poniżej 85% [16]. Dlatego mówi się o wykorzystaniu reakcji chemicznych w celu długoterminowej akumulacji energii. Do pozostałych problemów utrudniających skomercjalizowanie tej metody można zaliczyć:
–– złożoność układu i szereg operacji pośrednich,
–– wysokie koszty układu i reagentów,
–– efektywność wysokotemperaturowych reakcji.
Źródła ciepła i energii elektrycznej
organicznych oraz nieorganicznych w porównaniu do wody przedstawiono na rys. 14.
Biologiczne systemy akumulacji energii
System akumulacji energii wykorzystujący procesy biologiczne może być oparty na reakcjach chemicznych, w których energia
promieniowania słonecznego jest pochłaniana w czasie reakcji i uwalniana w reakcji odwrotnej [27]. Sposób ten bardziej zalicza się
jednak do chemicznych metod akumulacji energii i został opisany przez badaczy w [23] [24] [25] [26].
Innym sposobem na biologiczną akumulację energii jest jej magazynowanie z wykorzystaniem biomasy. Biomasę należy rozumieć
jako masę organiczną powstałą w sposób naturalny na skutek złożonych procesów biochemicznych. Zalicza się do niej: lasy, rośliny
hodowlane i rosnące dziko, drewno, odpady roślinne i zwierzęce. Decydującym ogniwem w powstaniu biomasy jest proces fotosyntezy,
określany jako konwersja energii promieniowania słonecznego na energię zawartą w produkcie fotosyntezy [20].
Przyrost masy roślin, takich jak: buraki cukrowe, kukurydza, pszenica, ziemniaki, ryż, bawełna czy trzcina cukrowa zależy od
klimatu w jakim są uprawiane. Jednak przeważnie wynosi ok 20÷50 g/m2 [20]. Jak podają autorzy [21] dzienny przyrost masy
marchwi wynosi 146 g/m2. Oznacza to, że po 160 dniach z 1 ha można otrzymać 54,4 tony suchej bulwy. Tak duży przyrost biomasy pozwala rozważać możliwość wykorzystania jej w celu akumulacji energii (po konwersji) promieniowania słonecznego.
Biomasa może być wykorzystywana do produkcji paliw ciekłych i gazowych. W procesie fermentacji 1 tony biomasy można
uzyskać paliwa gazowe w ilości 350÷500 m3 o wartości opałowej 18÷24,5 MJ/mn3 [20]. W procesie pirolizy biomasy, takiej jak:
celuloza, mannoza, lignina, kaczany kukurydzy, trzciny, odpady drewniane, można uzyskać gaz o składzie (nie uwzględniając
azotu): CO – 34÷54,5%, H2 – 10÷21,8%, CO2 – 5,7÷26,1%, CH4 – 8,5÷32%, C2H4 – 4,3÷6%, C2H6 – 0,1÷1%, C3H6 – 0,3÷1,8%,
www.informacjainstal.com.pl
11/2015
29
Ź
w zależności od materiału wyjściowego
[22].
Biomasa może służyć również do
wytwarzania takich substancji, jak: metanol, etanol, butanol, glikol, kwasy tłuszczowe i celuloza [20]. Jest ona dobrą
substancją do procesu długoterminowej
akumulacji energii [5]. Wynika to z długiego czasu potrzebnego do procesu
wzrostu roślin. Dodatkowo należy zwrócić
uwagę na niską sprawność procesów biologicznych (około 1%) utrudniającą praktyczne zastosowania tej metody.
Wodór jako akumulator energii
Tabela 2. Przykładowe reakcje chemiczne stosowane do magazynowania energii [13][14]
Table 2. Examples of chemical reactions used to energy storage [13] [14]
Reakcja
Standardowa zmiana entalpii, ΔH°, kJ/mol
Standardowa temperatura, T, K
CaCO3 ←
→ CaO + CO2
CO + CH ←
→ 2CO + 2H
178.3
1110
2
4
2SO3 ←
→ 2SO2 + O2
2Ba(OH) ←
→ 2BaO + 2H
2
2
2
Ca(OH)2 ←
→ CaO + H2O
NH4HSO4 ←
→ NH3 + SO3 + H2O
C H ←
→ C H + 3H
6 12
6 6
2
Mg(OH)2 ←
→ MgO + H2O
2NH ←
→ N + 3H
3
2
2
NaH ←
→ Na + 1/2 H2
CaSO ←
→ CaO + SO
4
3
MgSO4 ←
→ MgO + SO3
KBF ←
→ KF + BF
4
3
174.4
960
198.94
1040
77.3
1029
109.9
752
336.9
740
206.2
568
81.2
531
92.2
466
88
735
402
2145
280
1470
109
978
Wodór jest obecnie postrzegany jako
205
961
CH4 + H2O ←
→ 2CO + 2H2
nośnik energii, którego znaczenie w energetyce w niedalekiej przyszłości może Rys. 15.
znacznie wzrosnąć. Jest tak głównie za System energetyczny
sprawą zerowej emisji toksycznych skład- wodoru [31]
ników z procesu spalania. Dużą jego zale- Fig. 15. Hydrogen energy
system [31]
tą jest również bardzo wysoka wartość
ciepła spalania wynosząca 120 MJ/kg, co
czyni go bardzo dobrym akumulatorem
energii. Jednak nawet ciekły wodór charakteryzuje stosunkowo niewielka gęstość
energii wynosząca 8,5 MJ/m3 [32]. Jednym z wielu problemów jest efektywność
pozyskiwania wodoru. Istnieje wiele technik produkcji, z których najważniejsze to:
a) produkcja wodoru z węglowodorów
kopalnych [28]:
–– z reformingu parowego gazu ziemnego, Rys. 16.
–– z częściowego utleniania ciężkiego oleju, Rozkład typowych mocy
–– ze zgazowania węgla,
i zdolności maga–– z gazu koksowniczego,
zynowania dla
b) produkcja wodoru ze źródeł niekopal- różnych technologii magazynowanych [28]:
nia energii [8]
–– z pirolizy wody,
Fig. 16. Distribu–– z radiolizy wody,
tion of typical
power and stora–– z fotolizy wody,
–– z cyklicznych procesów cieplno-che- ge capacity for
various energy
micznych,
storage technoloc) wodór ze źródeł niekonwencjonalnych gies [8]
[28]:
–– z siarkowodoru,
–– z przetwarzania biomasy,
d) fotobiologiczne metody produkcji
wodoru[29]:
–– z zielonych alg,
–– z cyjanobakterii (sinic),
e) pozostałe metody produkcji wodoru [29] [30]:
–– z reaktorów jądrowych,
–– z wykorzystaniem skoncentrowanej wiązki promieniowania słonecznego,
–– inne.
Obecnie najczęściej stosowanymi surowcami do otrzymywania wodoru są: gaz ziemny, ropa naftowa i węgiel. Stosunkowo niewielki udział stanowi elektroliza wody (około 4%). Jest tak za sprawą stosunkowo niskiej sprawności wytwarzania wodoru metodą elektrolityczną (ok 27%). Jest ona ponad 3-krotnie niższa niż metoda reformingu parowego metanu [32].
Sposób akumulacji wodoru jest zależny od jego miejsca w systemie energetycznym (rys. 15).
Porównanie technologii magazynowania energii
Każda z technik akumulacji energii ma swoje wady i zalety. Dlatego można spotkać wiele systemów pozwalających na magazy-
30 11/2015
www.informacjainstal.com.pl
Rys. 18.
Czas samorozładowania akumulatora energii dla różnych technologii;
1 – super kondensatory, 2 – koła
zamachowe, 3 – akumulatory elektrochemiczne, 4 – ciepło, 5 – SMES,
6 – wodór, 7 – el. szczytowo-pompowe, 8 – sprężone powietrze,
9 – biopaliwa, 10 – biomasa [10]
Fig. 18. Self-discharge of energy
storage for different technologies;
1 – supercapacitors, 2 – flywheels,
3 – electrochemical batteries,
4 – heat, 5 – superconducting
magnetic energy storage,
6 – hydrogen, 7 – pumped-storage
hydroelectricity, 8 – compressed air,
9 – biofuels, 10 – biomass [10]
Tabela 3. Porównanie parametrów różnych systemów magazynowania energii – opracowano na podstawie [1] [5]
Table 3. Comparison of various energy storage systems – developed on the basis of [1] [5]
Technologia magazynowania energii
WGM
WGM
GME
GME
EAE
CRA
kW/m3
kW/kg
kJ/m3
kJ/kg
%
%/dzień
0,1
10-4
104
1-5
70-85
100-200
50-85
6-100
70-95
OUA
cykle
KAK
lata
zł/kW
Mechaniczne systemy konwersji energii
Elektrownie szczytowo-pompowe
Sprężone powietrze
0,5-2
-
104
Koła zamachowe
103
0,4-1,5
104-105
-
-
20-60 1800-6000
-
-
20-40 1200-2400
100
pow. 104
20
750-1200
Elektryczne systemy konwersji energii
Kondensatory
103-108
Magnesy
10-103
do 105
103-105
0,1-2
102-104
60-98
20-40
pow. 104 5-20
100-1000 90-98
10-15
pow. 105 20-30 600-1000
0,2-50
300-1200
Elektrochemiczne systemy konwersji energii
Baterie kwasowo-ołowiowe
Baterie – inne
0,02-5
0,2-10
do 10
104-105
do 10
104-106
100-300
70-82 0,033-0,3 102-103
100-900
102-105
60-98
0,05-20
3-20
450-1800
5-20 450-12000
Chemiczne systemy konwersji energii
Wodór
-
-
107
105
-
-
-
20
120-150
Alkohole
-
-
107
104
-
-
-
20
-
nowanie różnych form energii. Oprócz
ilości energii, jaką można zgromadzić
w akumulatorze, ważnym parametrem jest
uzyskiwana moc. Jak zostało przedstawione na rysunku 16, elektrownie szczytowo-pompowe i układy wykorzystujące
sprężone powietrze charakteryzują się
zarówno największą ilością akumulowanej energii, jak i najkrótszym czasem jej
odzyskiwania. Dużą moc można również
uzyskać z magnesów nadprzewodzących,
jednak ilość akumulowanej w nich energii
jest stosunkowo niewielka. Do krótkotrwałej akumulacji można wykorzystać np.
koła zamachowe lub kondensatory elektrochemiczne.
Ważnym aspektem podczas przechowywania, jak i transportu jest gęstość
magazynowanej energii. Dużą gęstością
energii, wyrażoną w MJ/m3 lub w MJ/kg,
charakteryzują się węglowodory. Sam
wodór, w fazie ciekłej, posiada niską
gęstość magazynowania energii, która znacząco maleje dla fazy gazowej. Jak zostało
to przedstawione na rysunku 17, zdecydowanie najmniejszy wskaźnik magazynowanej energii do masy i objętości posiadają
akumulatory energii elektrycznej.
Bardzo trwałe, czyli takie, których stopień samorozładowania wraz z upływem
czasu nie jest duży, są akumulatory wykorzystujące reakcje chemiczne. Do magazynów, które posiadają długi czas samorozładowania należy zaliczyć również elektrownie szczytowo-pompowe oraz te, które
wykorzystują sprężone powietrze. Krótkim
czasem samorozładowania charakteryzują
się kondensatory elektrochemiczne oraz
koła zamachowe. Dla akumulatorów cieplnych, czas ten w dużym stopniu zależy od
zaizolowania zbiornika. Czas samorozładowania akumulatorów energii dla różnych
technologii został przedstawiony na rys. 18.
Syntetyczne zestawienie parametrów
akumulacyjnych dla dostępnych form
magazynowania energii zostało przedstawione w tabeli 3.
Źródła ciepła i energii elektrycznej
Rys. 17.
Gęstość energii
zmagazynowanej
w zależności od
źródła – opracowanie własne na
podstawie [9][37]
[38][39][40]
Fig. 17. The density of the energy
stored according
to the source [9]
[37][38][39][40]
Podsumowanie
Istnieje wiele technik i systemów akumulacji energii. Są to zarówno techniki
105
10-102
70-85
20
Ciepło jawne
3-10 10-3-10-2
znane i wykorzystywane od wielu dziesię105
102
102-103
Ciepło utajone
30
10-2
cioleci, jak i takie, które są dopiero na
etapie prac badawczych. Efektywne
SRA – szybkość rozładowania akumulatora, %/dzień
WGM – współczynnik gęstości mocy, kW/m3; kW/kg
OUA – okres użytkowania akumulatora, cykle; lata
GME – gęstość magazynowania energii, kJ/m3; kJ/kg
magazynowanie energii jest jednym
EAE – efektywność akumulacji energii, %
KAK – koszt akumulatora, zł/kW
z największych wyzwań, jakie stają przed
współczesnymi badaczami. Przyczyniło
by się to do efektywniejszego wykorzystania energii, a co za tym idzie ograniczenia kosztów i emisji z tym związanych. Wiele współczesnych technik akumulacji energii cechuje się zazwyczaj niezbyt dużymi gęstościami mocy magazynowanej, wysokim stopniem
samorozładowywania oraz stosunkowo wysokimi kosztami inwestycyjnymi i eksploatacyjnymi. Ciekawą alternatywą wydaje się być
akumulacja energii w postaci alkoholi, które posiadają zdolność akumulacji dużej ilości energii w jednostce objętości. Można je przechowywać przez długi czas bez utraty wartości energetycznej oraz ich proces produkcji jest dobrze poznany i stosunkowo tani.
Termiczne systemy konwersji energii
www.informacjainstal.com.pl
11/2015
31
Ź
L I T E R AT U R A
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]
[33]
[34]
[35]
[36]
[37]
[38]
[39]
[41]
32 Bradbury K., Energy storage technology review, 2010
http://www.elektroonline.pl/news/4542, Nowy-typ-napedu-hybrydowego
Lisowska-Oleksiak A., Nowak A. P., Wilamowska M., Superkondensatory jako materiały do magazynowania energii, Acta Energetica, 11/2011, 71-79
Verma H., Gambhir J., Goyal S., Energy storage: a review, International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering, Voliume 3, Issue 1, June 2013
Dincer I., Rosen M. A., Thermal energy storage – systems and applications, second edition, Wiley, 2011
Kasperski J., Nemś M., System ogrzewczy domu jednorodzinnego wykorzystujący energię słoneczną akumulowaną w złożu ceramicznym w cyklu całorocznym: model
matematyczny i wyniki wstępne, Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, 2008, R. 39, nr 5, s. 23-27
Gnutek Z., Pomorski M., Skawińska E., Magazynowanie ciepła w materiałach zmiennofazowych – przegląd, Instal, 12/2012, s. 37-40
www.elektro.info.pl/artykul-galeria/id5794,zastosowanie-zrodel-energii-odnawialnej-do-wspomagania-zasilania-budynkow-w-energie-elektryczna?gal=1&zdjecie =4230
http://www.tme.eu/pl/details/bcap3000p270 k04/superkondensatory/maxwell-technologies
Goswami D. Y., Kreith F., Energy Conversion, CRC Press, 2008
Gut-Wygornik I., Magazynowanie ciepła, Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, nr 1/2006
Domański R., Możliwości i problemy magazynowania energii cieplnej, biuletyn informacyjny instytutu techniki cieplnej Politechniki Warszawskiej, nr 62, 1983
Pielichowski K., Flejtuch K., Zastosowanie materiałów fazowo-zmiennych do akumulacji ciepła, Gospodarka Paliwami i Energią l, p. 7-12, 2003
Lewandowski W. M., Proekologiczne źródła energii odnawialnej, WN-T, Warszawa, 2001
Mar R.W., Bramlette T.T., Thermochemical Storage systems, Solar Energy Technology Handbook, Part A-Engineering Fundamentals, Ed. W. C. Dickinson and P.N.
Chereminoff, Marcel Dekker Inc., 1980
Barker R., Appl J., Chem Biotechnol, 23, 733, 1973
Garg H. P., Mullick S. C., Bhargava A. K., Solar Thermal Energy Storage, D. Reidel Publishing Company, 1985
McBridge J.R., Chemical heat pump cycles for energy storage and conversi on, Proc. International Conference on Energy Storage, Brighton, U.K., April 29 – May 1, 1981
p. 29, 1981
Van Vetzan D., Chemical heat pipes, reversib1e chemical reactions at medium/high temperatures, Thermal Energy Storage (Edited by G. Beghi) Published by D. Reidel
Publishing Company, Holland, 1981
Domański R., Magazynowanie energii cieplnej, PWN, Warszawa, 1990
Hall D. O., Barnard G. W., Moss P. A., Biomass for energy in the development countries, Oxford, Pergamon Press, 1982
Antal M. J., Hofmann L., Moreira J. R., Design and operation of a solar fired biomass flash pyrolysis reactor, Solar energy, Vol. 30 nr 4 p. 299-312, 1983
Jones G., Xuan P.T., Chiang S.H., Photosensitization mechanisms for energy storing isomerizations, Technical Report No.9, Boston University, Boston, USA, 1979
Bolton J.R., Photochemical storage of solar energy, Solar Energy, 20, p. 181-183, 1978
Jones G., Reinhardt T.E., Bergmark J.R., Photon energy storage in organic material – The case of linked Antherones, Solar Energy, 20, p. 241-248, 1978
Bolton J.R. and Hall D.O., Photochemical Conversion and storage of solar energy, Ann. Rev. Energy, 4, p. 353-401, 1979
Garg H. P., Mullick S. C., Bhargava A. K., Solar Thermal Energy Storage, D. Reidel Publishing Company, 1985
Yürüm Y., Hydrogen Energy System, Production and Utilization of Hydrogen and Future Aspects, Yürüm Yuda (ed.), Akcay, Turkey, August 21-September 3, 1994
Rajeshwar K., McConnell R., Licht S. (editors), Solar Hydrogen Generation, Toward a Renewable Energy Future, Springer Science+Business Media, New York, 2008
Stolyarevskii A. Y., Production of Alternative Fuel on the Basis of Nuclear Power Sources, Russian Journal of General Chemistry, 2009, Vol. 79, No. 11, p. 2520–2525
Barbir F., Veziroglu T. N., Hydrogen Energy System and Hydrogen Production Methods, Clean Utilization of Coal, Coal Structure and Reactivity, Cleaning and Environmental Aspects, Yürüm Yuda (ed.), Series: Nato Science Series C, 1992, Vol. 370, p. 277-294
Surygała J., Wodór jako paliwo, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2008
Radziewicz W., System magazynowania energii CAES a energetyka wiatrowa, Problemy energetyki i gospodarki paliwowo-energetycznej, 2-3.2011, s. 126-128
http://www.alcad.com/Products/Ni-Cd-single-cell-batteries
http://www.tested.com/
Gussing Renewable Energy, http://www.gussingrenewable.com/htcms/en/wer-was-wie-wo-wann/wie/energiepeicher/strom.html
Supervisory ICs empower batteries to take charge, ed. Schweber B., EDN, September 1997
Rajeshwar K., McConnell R., Licht S., Solar Hydrogen Generation, Springer, 2008
Tzimas E., Filiou C., Peteves S.D., Veyret J.B.,Hydrogen storage: state of the art and future perspective, Institute for Energy – JRC IE, PR&Communication, The Netherlands, 2003
Wajand J.A., Wajand J.T., Tłokowe silniki spalinowe średnio – i szybkoobrotowe, Wydawnictwo WNT, 2005
n
11/2015
www.informacjainstal.com.pl