• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
08.09.2020
ДВФУ
1 604

Сделан шаг к усовершенствованным устройствам накопления энергии

4.1

Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Института автоматики и процессов управления ДВО РАН (ИАПУ ДВО РАН) изучили, как форма тепловых аккумуляторов, которые используют в традиционной и возобновляемой энергетике, влияет на их эффективность. Опираясь на полученные данные, инженеры-конструкторы смогут создавать усовершенствованные устройства накопления энергии под специальные задачи.

Сделан шаг к усовершенствованным устройствам накопления энергии / ©unsplash.com / Автор: Сергей Данилов

Статья опубликована в журнале Renewable Energy. Закономерности влияния формы тепловых аккумуляторов на их эффективность ученые ДВФУ и ДВО РАН изучили для накопителей, принцип работы которых основан на использовании гранулированных материалах с фазовыми переходами. Нагреваясь, такие материалы переходят из твердого состояния в жидкое, за счет чего удается сохранить полученную тепловую энергию, чтобы отдать ее при затвердевании. Подобные устройства используют в перспективных энергетических системах.

Используя разработанную ими ранее численную модель, ученые рассчитали, как сужения и расширения цилиндрических тепловых аккумуляторов влияют на процессы накопления (зарядки), хранения и отдачи энергии (разрядки) такими аккумуляторами с учетом различных критериев предпочтительности.

«Исследуя процессы зарядки и разрядки тепловых аккумуляторов разных форм, мы применили шесть различных критериев эффективности, — рассказал Николай Луценко, один из авторов исследования, профессор Инженерного департамента Политехнического института (Школы) ДВФУ, заведующий лабораторией ИАПУ ДВО РАН. — Иногда наиболее предпочтительным может быть такой аккумулятор, в котором сохранится как можно больше проходящей через него энергии.

В другом случае может понадобиться аккумулятор с наименьшим временем зарядки. Также в случае разрядки кому-то требуется аккумулятор, который отдает наибольший процент запасенной энергии, а для других может оказаться более полезным аккумулятор, поддерживающий максимально долго температуру газа на выходе не ниже требуемой».

Ученый рассказал, что, чаще всего, предпочтительны тепловые аккумуляторы с прямыми стенками. В то же время форма накопителя тепловой энергии как при зарядке, так и при разрядке зависит от выбора критериев эффективности и конкретных условий процесса, таких как граничные условия, температура фазового перехода гранулированного материала и так далее. Сужение или расширение накопителей тепловой энергии дает преимущества в некоторых случаях.

Накопители тепловой энергии используют также в составе аккумуляторов других типов, например, в адиабатических накопителях энергии сжатого воздуха, которые применяют, чтобы запасать дешевую энергию, произведенную традиционными электростанциями ночью или же солнечными батареями и ветрогенераторами в благоприятную погоду, чтобы отдавать ее при пиковом энергопотреблении в утренние и вечерние часы.

«В этих накопителях запасают энергию сжатого газа: компрессоры закачивают газ в огромные емкости, где он может долго храниться, а при недостатке энергии сжатый газ из этих емкостей подается на турбины, которые раскручивают генераторы, вырабатывающие электрический ток. Традиционным накопителям энергии сжатого воздуха присущ недостаток — теряется тепло, выделяемое при закачке газа, который, как известно, нагревается при сжатии.

Когда же газ выходит из емкостей, он сильно охлаждается, а значит, перед подачей в турбину его нужно подогревать, для чего используется горючее. Сегодня разрабатываются инновационные адиабатические накопители энергии сжатого воздуха, в которых при режиме зарядки газ после компрессора сначала проходит через тепловой аккумулятор и отдает ему свое тепло, и только после этого поступает в хранилище.

В режиме разрядки такого накопителя газ из хранилища, расширяясь и охлаждаясь, поступает сначала в этот же тепловой аккумулятор, где забирает энергию и нагревается, а только потом подается на турбины, раскручивающие генераторы. КПД таких установок значительно повышается, и, кроме этого, улучшается их экологичность, так как отсутствует горение и сопутствующие ему выбросы в окружающую среду», — объяснил Николай Луценко.

Соавтором исследования выступил аспирант Николая Луценко, Сергей Фецов, который по итогам конкурса для студентов высших учебных заведений 2019 года был награжден медалью Российской академии наук за работу «Численное моделирование течений газа через слой гранулированного материала с фазовым переходом».

На базе ДВФУ и ДВО РАН под руководством Николая Луценко ученые, аспиранты и студенты проводят исследования в различных областях механики сплошных многокомпонентых сред. Кроме модерирования инновационных систем энергетики на основе композитных материалов с фазовыми переходами, исследуют фильтрационное горение пористых природных и техногенных систем, разрабатывают модели низкотемпературных газогенераторов перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ) — федеральный университет во Владивостоке, основанный в 2011 году в результате объединения четырёх вузов, ДВГУ, ТГЭУ, ДВГТУ (все три — Владивосток) и УГПИ (Уссурийск). Ведёт свою историю от Восточного института — первого высшего учебного заведения на Дальнем Востоке.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 15:22
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

Позавчера, 11:38
МПСУ

Эмоциональное выгорание ИТ-специалиста напрямую связано с его личностными характеристиками. С профессиональными перегрузками и стажем связи нет. К такому выводу пришли ученые МПСУ, которые исследовали ИТ-специалистов двух компаний. Жизнестойкость, то есть способность человека выдерживать стрессовые ситуации без снижения успешности деятельности, в совокупности с внутренней положительной мотивацией формируют иммунитет к эмоциональному выгоранию специалиста в ИТ-сфере. Блокаторами стали интерес к работе и профессиональная удовлетворенность.

Позавчера, 11:06
НИУ ВШЭ

Энцелад — один из крупнейших спутников Сатурна, где потенциально может существовать внеземная микробная жизнь. Исследователи НИУ ВШЭ и ИКИ РАН вычислили характеристики пылевой плазмы и электрических полей, а также концентрацию фотоэлектронов вблизи поверхности спутника. Несмотря на удаленность Энцелада от Солнца, фотоэффект на его поверхности оказался важен для формирования пылевой плазмы.

Вчера, 15:22
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

18 июня
Сколтех

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

19 июня
ПНИПУ

Шаровая молния — выдумка или реальное явление, что такое темная материя и как она влияет на массу Вселенной? Для чего предназначены узоры на кончиках пальцев? Как мы «заражаемся» зевотой и почему мы чихаем, глядя на солнце? Отчего правшей больше, чем левшей и что нужно, чтобы сработал эффект плацебо? Об этом рассказали ученые Пермского Политеха.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно