Тепловое аккумулирование
Тепловыми накопителями энергии называются устройства, в которых путем повышения температуры или изменения фазового состояния рабочего тела вследствие нагревания запасается энергия.
Теплоаккумулирующие установки отличаются от других накопительных систем одной особенностью: аккумулирующее
устройство не является самостоятельной станцией, работающей в составе ЭЭС (электроэнергетической системы), а непосредственно связано с определенной паросиловой установкой. Если по какой-то причине выходит из строя паросиловая установка, то не работает и аккумулирующее устройство, и наоборот.
Аккумуляторы тепловой энергии можно классифицировать по характеру протекания физико-химических процессов в теплоаккумулирующих материалах:
1) аккумуляторы емкостного типа, в которых используются материалы, которые при нагревании (охлаждении) не изменяют своего агрегатного состояния (вода, галька, природный камень, водные растворы солей и т.д.);
2) аккумуляторы фазового перехода, в которых используются процессы плавления (затвердевания) вещества (глауберова соль, парафин и т.д.);
3) аккумуляторы, основанные на обратимых физических и химических реакциях;
Для определения емкости теплового аккумулятора необходимо знать теплофизические характеристики теплоаккумулирующих материалов, часть из которых приведены в табл. 4.1.
Теплоаккумулирующую способность или количество теплоты, которое может быть запасено в жидкостной системе аккумулирования емкостного типа, кДж, определяется по зависимости:
Объем аккумулятора при известном количестве запасаемого тепла можно найти из (4.1) или (4.2) зная, что т -pV.
Если аккумулирующей средой служит твердое тело, которое нагревается и охлаждается без фазовых переходов, то тепловая емкость при этом определяется внутренней энергией и может быть найдена по (4.2), заменяя изобарную теплоемкость удельной теплоемкостью.
Емкость теплового аккумулятора, использующего фазовый переход, характеризуется изменением агрегатного состояния при постоянной температуре, давлении и массе. В этом случае емкость с учетом температуры окружающей среды может быть найдена из зависимости:
Для аккумулирования теплоты перспективно гспользование подземных водоемов, ц)унта, скальной породы и другкх природных образований. В крупномасштабных системах достаточно успешно используют железобетонные и стальные резервуары емшетью до 100 тыс. куб. м, в которых вода при температуре 80-130° С может сохранять до 8 млн. МДж теплоты в течение 3-х месяцев. Такой положительный опыт накоплен, например, в Швеции, где эксплуатируются крупные гелиотешюнасосные системы теплоснабжения поселков.