Page 72 - журнал HeatClub#3/21

HEATCLUB #3/2021

Развитие технологий хранения

тепловой энергии

Хранение тепловой энергии – необходимое
условие повышения эффективности ВИЭ.
Предлагаем вашему вниманию обзор основных мени хранения и потенциальная потребность в подпит-
направлений разработки технологии хранения ке энергией для поддержания заданной температуры.
тепловой энергии от Международного Технологии явного хранения включают:
агентства по возобновляемым источникам • резервуары для хранения тепловой энергии (РХТЭ) с
энергии (IRENA). использованием воды в качестве теплоносителя;
• твёрдотельные хранилища с использованием, напри-
мер, кирпича, камня, бетона, твёрдой засыпки и пр.;
• расплавы солей;
• подземные хранилища тепловой энергии (ПХТЭ).
Основные типы технологий хранения тепловой
энергии Резервуары для хранения тепловой энергии
При разработке хранилищ тепловой энергии (ХТЭ) РХТЭ накапливает тепловую энергию, используя
используется широкий спектр технологий, основан- жидкость, чаще всего - воду, в качестве носителя. Вода
ных на различных фундаментальных научных принци- нагревается или охлаждается с помощью солнечных
пах. В соответствии с тепловым механизмом, исполь- коллекторов, электричества или теплообмена с окружа-
зуемым для хранения энергии, технологии хранения ющей средой, а затем доставляется по запросу. РХТЭ
тепла можно разделить на три типа: явные, скрытые и представляет собой простейшую форму хранения теп-
термохимические. ла и является наиболее распространённой и технически
зрелой технологией ХТЭ. Объём резервуара начинается
Явное хранение тепла с нескольких сотен литров и может достигать 80 000 м .
3
Явное хранение тепла - это наиболее распростра- Резервуары обычно обеспечивают хранение тепла
нённая и коммерчески продвинутая технология ХТЭ. в течение дня/суток, но делались попытки создания
Она состоит в накоплении тепловой энергии путём на- на их основе также и межсезонных ХТЭ. В частности, в
грева или охлаждения носителя (жидкого или твёрдо- последнее время предложены системы, способные со-
го) без изменения его фазы. Количество накопленной хранять температуру рабочей жидкости около 90 °C в
энергии пропорционально изменению температуры течение 6 месяцев, с потерей энергии менее 10%.
при зарядке в пределах рабочего диапазона темпера-
тур и теплоёмкости материала. Системы явного хране- Твёрдотельные накопители тепла
ния тепла обладают удельной ёмкостью хранения от 10 В твердотельных хранилищах используется твёрдое
до 50 кВт∙ч на тонну и эффективностью хранения от 50% тело или засыпка из твёрдых частиц - для хранения теп-
до 98%, в зависимости от удельной теплоёмкости но- ла и жидкость, которая проходит через рабочее тело и
сителя и технологии теплоизоляции. Диапазон рабочих переносит тепло в систему и из неё. В качестве рабо-
температур простирается от -160 °C до более 1000 °C. чего тела ХТЭ было испробовано большое количество
По сравнению с другими технологиями, явное хра- природных и искусственных материалов, таких как ка-
нение - самый простой и зачастую дешёвый способ, к мень, бетон и кирпич. При более высоких температурах
главным недостаткам которого можно отнести большие нашли коммерческое применение огнеупорные кирпи-
физические размеры хранилищ, необходимость в до- чи на основе окислов (кремния, алюминия, магния и же-
полнительной теплоизоляции в случае более высокой леза), карбонатов (например, магнезита) и их смесей.
рабочей температуры или большего требуемого вре- Были рассмотрены и другие материалы, такие как бе-
тон с улучшенными тепловыми свойствами и керамиче-
ские материалы из промышленных отходов.

Расплавленные соли
В хранилищах тепла используются соли, при нор-
мальных условиях находящиеся в твёрдом состоянии,
но нагретые до температуры выше точки плавления и
поддерживаемые в жидком состоянии.
Расплавленные соли используются для хранения
высокопотенциального тепла. Однако они подверже-
ны затвердеванию, что может привести к значитель-
ному повреждению вспомогательного оборудования.
Таким образом, их использование ограничено стро-
го контролируемой средой, где требуются высокие
температуры, например, в энергетическом секторе.

70