A hőenergia-akkumulátort és annak alkalmazását, a "Young Scientist"
Az energiatakarékosság és az energiahatékonyság kérdései minden évben egyre nagyobb érdeklődést mutatnak az egész világon. Az energia felhalmozódása lehetővé teszi, hogy energiát takarítson meg és tartalékot biztosítson a fő energiaforrás hirtelen lezárása esetén. Az energiafelhalmozás típusai és az alkalmazásuk módszerei figyelembe veszik az emberi tevékenység valamennyi modern szférájában.
Kulcsszavak: felhalmozódás, hőtárolás, energiahatékonyság, energiatakarékosság, fűtés.
Az energia a modern gazdaság egyik vezető ágát jelenti. Jelenleg az energiahatékonyság a modern gazdaság fejlődésének egyik legfontosabb iránya.
A termikus felhalmozódás olyan kémiai vagy fizikai folyamat, amely lehetővé teszi a hő felhalmozódását egy hőelemben. A termikus elem tartályból, felhalmozódó közegből (munkafolyadék), töltőberendezésekből és segédberendezésekből áll. Az energia-megtakarítás egyik módja az úgynevezett energia-akkumulátorok (hőelemek) használata. Az ilyen berendezések energiát takaríthatnak meg és tartalékot képezhetnek a fűtési rendszer hirtelen leállítása esetén.
Az energiatárolás fő célja az, hogy felszámolja a fogyasztók és az igazi igények közötti energiaellátás közötti ellentmondásokat. Az energiatárolás másik fontos feladata az energiatermelés kiegyenlítése, azaz a takarmánycsökkenés a csúcsterhelések és a merülések feltöltése során, amikor az energiát szinte nem használják.
A hőgyűjtők (akkumulátorok) rendszerint a felhalmozódás elvén dolgoznak - a belső energia felszabadulását. Ezt az akkumulátor belsejében lévő kémiai vagy fizikai folyamatok révén érik el. Például melegítéssel, hűtő folyadék vagy szilárd testek, olvadás és egyéb visszafordítható reakciók. [1-2]
Nem hagyhatja figyelmen kívül a gazdaságosság célját, mivel az energiafelhalmozás jelentősen csökkentheti a fogyasztók költségeit. Egy egyszerű példát mutatunk be az 1. ábrán.
A csatorna körül egy hőtároló anyag található, ahol a hővezető áramlik. A töltésnél a hűtőközeg hőmérséklete az akkumulátortengely bemeneténél nagyobb, mint a kimeneti hőmérséklet. A csatornán áthaladó és lehűlve a forró hűtőfolyadék energiát ad a hőhalmozódó anyagnak.
Ábra. 1. A hőtároló számítási sémája egyfázisú hőraktározó anyaggal
Az energia felhalmozódása a hőteljesítmény miatt következik be, az anyag hőmérséklete nő. A leeresztésnél a hűtőközeg hőmérséklete a tárolótartály bemeneti nyílásánál kisebb, mint a kimeneti hőmérséklet. A csatornán átfolyó hűtőközeget a hőtároló anyag hűtése révén melegítik. Az anyag hőmérséklete csökken. [3]
A felhalmozódó közeg szerint a következő akkumulátorkénti besorolásokat lehet megállapítani:
- közvetlen felhalmozódás (hőcserélés és felhalmozódás ugyanazon környezetben fordul elő)
- közvetett felhalmozódás (csak hőcserélő, a folyamat egy fázisátmenettel és anélkül folytatható)
- szorpció (az egyes anyagoknak a hőkibocsátású gázok elnyelésére való képessége alapján)
Ma már számos különböző típusú energiatároló eszközök: gőz, folyadék, egy elektromos fűtőelem, pneumatikus, csúszó nyomás, állandó nyomás.
A hőelemek használata különböző ágazatokban
A lakó- és kommunális szolgáltatásokban a hőcserélők egyik leggyakoribb és leggyakoribb példája egy tároló vízmelegítő. Egy ilyen berendezés már széles körben használt lakások, lakások, házak, valamint ipari épületek, közösségi központok és hasonlók. D., és így tovább. P. berendezés ilyen fűtőberendezések egyszerre nagyon egyszerű és költséghatékony.
De a lakás- és kommunális szolgáltatásokban a hőenergia fő fogyasztói az épületek fűtési rendszerei. A térfűtés esetében a felhalmozódást fázistranszfer-hő (0 ° C-os fagyasztási víz) alkalmazásával végzik. Azokban az országokban, ahol a nyári hűtési költségek nagyon magasak, és arányosak a nyári fűtési költségekkel, célszerű a jéggel való felhalmozódást használni. Ezzel kettős hatás érhető el a fűtési rendszerből. A házak és a kommunális szolgáltatások hőelemeinek felhasználási lehetőségeit aktívan tárgyalják Európában és az Egyesült Államokban.
A hőtároló egy másik modern példája a napelemes üzemanyag-motor. Főként a légi közlekedés és az űrtechnológia területén használják. A napkollektoros motor munkáját egy külső koncentrálórendszerrel a motorvevõ abszorbeáló felületére energizálja. A motor munkadarabja a vevő belsejében áramlik és felmelegszik. Belépve a szokásos sugárforrásba, kibővül és húzást hoz létre [3-5].
A szolár termikus motor termodinamikai ciklusát a 2. ábrán mutatjuk be.
Ábra. 2. A szolár termikus motor ideális termodinamikai ciklusa
Napkollektoros motorok alkalmazása:
- a földi földi pályák műholdak földrajzi helyzetbe való átültetése
- helytörés tisztítása
- a Naprendszer többi bolygójának pályájára, beleértve a Mars pályáját (1-5 MW-os motorok);
- A hosszú távú orbitális állomások pályájának karbantartása (10-20 kW teljesítményű motorok).
Az energiatárolókat széles körben használják a hajóépítésben is. A tengeren és a tóban közlekedő személyszállító hajók általában gázellátási rendszerekkel rendelkeznek. Ebben az esetben a munkájuk fő célja, hogy a fedélzeti fogyasztók rendelkezzenek a szükséges minőségű és elegendő hőenergiával. Mivel a tengeri dízelmotorok elindítása bizonyos esetekben + 15-20 Celsius foknál alacsonyabb hőmérsékleten történik, ennek megfelelően alacsony hőmérsékleten dízel fűtés szükséges. Különböző berendezések alkalmazhatók erre a célra, például további kazánok és vízhűtéses hűtőgépek. Az akkumulátor felmelegedéséhez tanácsos a dízel halmozódását használni. Ez lehetővé teszi, hogy felhagyjon a tüzelőanyagok és kenőanyagok további fogyasztásával. A megtakarítások az üzemeltetési körülményektől függenek, és több száz kilogrammtól több tonnaig terjedhetnek.
A hőenergia tároló eszköz használata nemcsak a tüzelőanyagok és kenőanyagok fogyasztását, hanem a dízelmotor működtetése során a környezetbe kibocsátott káros anyagok teljes mennyiségét is csökkentheti.
Út és járművek hőelemekkel. Hőtárolás járművekben egy konkrét esetben a tároló a nagyobb teljesítmény, ahol amellett, hogy az időeltérés is előfordul, és a helyi eltérések és a kínálat között az energiafogyasztás. A járművek akkumulátorának meghatározó tényezője a térfogata és tömege. A járművekben használt hő- és pneumatikus tárolóeszközöket elektromechanikus, lendkerék-kinetikus energiatárolókkal és üzemanyaggal együtt használják.
A rövid távú energiatároló létesítményekben a szilárd állapotú regenerátorok és gőzök (forró víz) széles körben használatosak. Használhat olyan meghajtókat is, amelyek normál vagy nagynyomású vízzel működnek. Feladat alapú energiatároló eszköz az iparágban nem annyira a közvetlen energia-megtakarítás, hogy mennyi az energiafogyasztás csökkentését kívülről, főleg a növények esetében a kombinált villamos energia és a hő. [3-8]
A hőenergia-tároló rendszerek széles körben alkalmazzák az erőműveket, az iparban, a lakásokban és a kommunális szolgáltatásokban és a járművekben. Érdeklődésük mind a nyugati, mind Oroszországban nő. Mivel az energiahatékonyság és az energiatakarékosság kérdései mindig relevánsak, az energiatárolás alapelvei a jövőbeli technológiákban fogják alkalmazni őket.
Alapvető kifejezések (automatikusan generált). energiatároló, energiatároló, hő tárolására, energiatároló, hő energia, az energia tárolása, hőtároló, akkumulátorok hőenergia típusú energiatároló, a feladat az energiatárolás, a lakhatás és a kommunális szolgáltatások, hőenergia, a cél az energiatároló, hő energia tárolása, a hőenergia tárolása, a rövid távú energiatárolás, az energiatárolás, az energiafogyasztás, a fő energiaforrás az energiatárolás elveit.