科學家探索熱能儲存的最佳形狀

遠東聯邦大學(FEFU)和俄羅斯科學院遠東分校自動化與控制過程研究所(IACP FEB RAS)的科學家研究了用于熱電儲能器(TES)形狀之間的相關性。傳統和可再生能源部門及其效率。使用獲得的數據，設計工程師也許可以針對特定需求改進TES。相關文章發表在《可再生能源》上。

科學家研究了基于顆粒相變材料的TES形狀與效率之間的相關性。當加熱時，這些材料將其相從固態改變為液態，從而保留了熱能。當它們再次凝固時，就會產生能量輸出。基于此原理的設備用于先進的能源系統。

研究小組使用先前開發的計算模型，發現了圓柱形TES變窄和膨脹對其充電(能量輸入)，能量存儲和放電(能量輸出)過程的影響，具體取決于各種偏好標準。

“為了研究不同形狀的TES的充電和放電，我們使用了六個效率標準。在某些情況下，最能存儲能量的蓄熱器是最可取的。在其他情況下，充電時間最快的單元是最有效的“放電是一樣的：有些人需要一種能量輸出最大的裝置，有些人則希望在最長的時間內使出口溫度不低于給定值的裝置，”該論文的合著者尼古拉·盧岑科說，FEFU理工學院(學校)工程系教授，IACP FEB RAS實驗室主任。

根據科學家的研究，帶直壁的TES通常是最可取的。但是，單元的形狀可能取決于效率標準和過程細節，例如邊界條件，相變溫度等。在某些情況下，縮小或擴展TES可能比直墻TES更有利。

熱能儲存器還可以是其他類型的蓄能器的一部分，例如絕熱壓縮空氣儲能器??，用于儲存夜間來自傳統發電廠的廉價能源，或在有利的天氣條件下來自太陽能電池和風力渦輪機的廉價能源。這些存儲單元的能量輸出發生在峰值能耗時間，例如早晨或晚上。

“這些單元將壓縮器泵送的壓縮氣體的能量存儲到能夠長期保存的巨大容器中。當能源短缺時，壓縮氣體將被傳輸到移動發電廠發電機的渦輪機中。但是，傳統的壓縮器空氣能存儲設備有一個缺點：壓縮和泵送氣體時，氣體的溫度升高，但熱量散失;從容器中釋放出氣體時，其溫度下降，需要再次加熱，然后再傳輸到渦輪機中。為此，發電廠必須消耗燃料。絕熱壓縮空氣儲能當今正在開發的系統使抽氣后的壓縮氣體通過TES，從而僅在釋放所有熱量后才進入容器。當必須將氣體傳輸到渦輪機時，它會再次通過相同的TES，在那里吸收能量并變暖。這種裝置的性能要高得多，而且它們更加環保，因為不需要燃燒燃料，也不會產生大氣排放。”