CC BY
3Совершенствование энергетических технологий: хранение тепла
Технологии получения энергии из ископаемого топлива остаются важным способом эффективного функционирования промышленного оборудования в разных отраслях экономики. Ключевым процессом комплексной технологии генерирования, аккумулирования и реализации энергии является процесс ее хранения, определяющий энергоэффективность и экологическую безопасность производства, включая инновационную термодинамику. УДК статьи 621.039
В.А. Грушников1
Всероссийский институт научной и технической информации Российской академии наук, канд. техн. наук, [email protected]
старшин научный сотрудник, Москва, Россия
Для цитирования: Грушников В.А. Совершенствование энергетических технологий: хранение тепла// Компетентность / Competency (Russia). — 2024. — № 8. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-8-56-63
ключевые слова
тепловая энергетика, функциональность, технологичность, эффективность, экологическая безопасность, термодинамика, энтальпия, энтропия
льтернативои традиционной тепловой энергетике процесса сжигания ископаемого топлива в энтальпийной функциональной термодинамике преобразования энергии является атомная и возобновляемая волновая, главным образом ветровая и солнечная энергия. Однако угроза радиационного заражения местности, возникающая при катастрофах (Чернобыль, Фукусима), привела к тому, что Германия ликвидировала все свои атомные электростанции. Тем не менее, из-за недостаточной энергоэффективности ветрогенерато-ров и высоковольтных солнечных батарей ей пришлось расконсервировать свои тепловые электростанции, использующие такое токсичное топливо, как бурый уголь.
Объективным мерилом функциональности и энергоэффективности агрегатов энергетики вообще, и тепловой в частности, служит показатель энтропии, характеризующий совершенство термодинамической системы.
В термодинамических системах энтальпийного типа цикл преобразования энергии реализуется несколькими взаимосвязанными процессами, а оптимизация их энтропии достигается минимизацией потерь как в самих процессах, так и на динамических стыках-переходах от одной процедуры цикла к другой. Например, в инновационной системе передачи, транспортировки и/или хранения рекуперируемой горячей и/или холодной тепловой энергии [1], где улучшенный термодинамический способ использования горячей тепловой энергии нагревания (энтальпии) реализуется в широком диапазоне температур от 1149 °С и выше либо охлаждающей энергии при отрицательных температурах
в инертных стабильных системах без необходимости строгого поддержания минимальной температуры или высокого давления.
В предпочтительном варианте оптимизированный термодинамический процесс передает тепловую энергию первой транспортирующей текучей среде и осуществляет рекуперацию тепловой энергии из второй аналогичной среды. При этом обе двухфазные тепловые среды представляют собой газообразный теплоноситель, содержащий некоторое количество твердых частиц размером от микрона до миллиметра. Цель способа — получение тепла из генерируемого пара в слое песка или огнеупорного материала путем включения встроенных паровых труб и последующего извлечения тепла из горячего слоя для выработки электроэнергии.
Таким же образом может передаваться тепло органической жидкости, которая затем удерживается в «горячем» резервуаре, пока не понадобится при производстве пара. После передачи тепла органическая жидкость перекачивается в «холодный» резервуар для подготовки к сбору большего количества тепла. Органические жидкости в подобных случаях обычно ограничиваются рабочими температурами значительно ниже 399 °С и имеют проблемы с улетучиванием и разложением.
Современные технологии хранения энергии
настоящее время аккумулирование тепла обычно реализуется с использованием смесей азотнокислой соли. В подобных системах расплавы солей циркулируют для сбора тепла, а нагретая соль хра-
нится в «горячем» резервуаре. Когда требуется дополнительное производство энергии, горячий расплав соли используется при производстве пара высокого давления для турбины генератора электроэнергии. Затем расплавленная соль хранится при более низкой (но не комнатной) температуре в «холодном» резервуаре. Такой процесс создает закрытую систему, поэтому подпитка солью не требуется. Наиболее часто используемые соли — селитра или смеси нитратов натрия и калия, работающие при температурах до 549 °С.
Процесс накопления тепловой энергии расплавленной солью имеет важное преимущество перед другими способами: расплавленная соль прокачивается через источник тепла и собирает тепло. Затем горячая расплавленная соль служит поглотителем тепла для выработки пара в дальнейшем. Расплавленные соли позволяют избежать летучести органических жидкостей для хранения энергии, поскольку могут работать при максимальных температурах. Это связано со свойствами расплавленных солей, но, тем не менее, нитратные смеси плавятся при температуре менее 224 °С, а это означает, что все трубопроводы и даже «холодный» резервуар должны быть изолированы и поддерживаться при достаточно высокой температуре, чтобы предотвратить замерзание труб или появление в них твердых отложений. В диапазоне температур 249...49Э °С вязкость смеси расплавленных солей может изменяться в пять раз. Это увеличивает нагрузку насоса и стоимость потребляемой электроэнергии, необходимой для перекачки расплавленных солей.
Нитратные соли могут реагировать с углекислым газом и кислородом воздуха с образованием карбонатных и нитридных солей, которые изменяют свойства смеси расплавленных солей. Еще более разрушительным является образование азотной кислоты в результате реакции с воздухом при высоких температурах. Улучшение свойств расплавленной соли за счет снижения температуры плавления, снижения вяз-
кости, увеличения диапазона рабочих температур и повышения температуры может быть достигнуто путем добавления в смесь других солей, таких как нитраты лития и кальция. Однако эти соли, особенно нитрат лития, являются дорогостоящими и значительно увеличивают затраты на систему хранения тепловой энергии.
Более того, расплавленные соли обычно вызывают коррозию. Повышение температуры с 249 до 499 °С может увеличить скорость коррозии в четыре раза, компенсация воздействия коррозии повышает капитальные затраты, а максимальная рабочая температура слишком понижается, что нежелательно. Смеси расплавленных солей имеют максимальную рабочую температуру в диапазоне 399...549 °С, выше которой они становятся чрезмерно корро-зионно агрессивными. Поэтому общей целью данной разработки стало создание усовершенствованных процесса и системы поглощения, транспортировки, хранения и рекуперации тепловой энергии в широком диапазоне температур — от минусовых до 1149 °С и выше — для систем отопления, охлаждения и производства электроэнергии за счет смешивания мелких частиц с газом-носителем при создании двухфазной тепловой среды, для передачи тепловой энергии двухфазным теплоносителям, а также хранения двухфазного теплоносителя в течение определенного временного периода с последующей рекуперацией его тепловой энергии.
В предпочтительном варианте система реализации такого процесса может включать бункер для хранения частиц, который удерживает мелкие частицы при определенном давлении и температуре в нем. Мелкие частицы должны иметь подходящие тепловые, механические характеристики, а также характеристики излучения и свойства текучести. Мелкие частицы могут быть из углерода, пластика, песка, минералов, огнеупоров, металлов, композитов, стекла и других типов материалов с подобными свойствами и иметь средний диаметр от Юдо 1000 мкм.
справка
Энтальпия (от греч. enthálpo — нагреваю) — термодинамический потенциал, характеризующий состояние термодинамической системы при выборе в качестве основных независимых переменных энтропии. Измерение изменения тепла или внутренней энергии системы во время химической реакции при постоянном давлении, то есть мера полной энергии в системе
Энтропия (от греч. entropía — поворот, превращение) — в термодинамике под энтропией понимается функция состояния термодинамической системы, характеризующая направление протекания самопроизвольных процессов в этой системе и являющаяся мерой их необратимости Большая советская энциклопедия
справка
В 1960-х годах Фарбер и Депью исследовали влияние теплопередачи на твердую стенку путем добавления сферических стеклянных частиц одинакового размера от 30 до 200 мкм в газовый поток, текущий в трубе. Результаты показали существенное увеличение коэффициента теплопередачи для частиц размером 30 мкм, умеренное увеличение для частиц размером 70 мкм, небольшое увеличение для частиц размером 140 мкм и практически отсутствие увеличения для частиц размером 200 мкм
А. Дж. Хант и его коллеги
в конце 1970-х — начале 1980-х годов исследовали новый высокотемпературный газоприемник с использованием смеси ультратонких частиц углерода в газовом потоке, подвергая суспензию воздействию концентрированного солнечного света, при получении высокотемпературной жидкости для производства электроэнергии (цикл Брайтона). Анализ показал, что ожидаемая эффективность приемника близка к 95 %. Позднее велись исследования жидкостей, смешанных с твердыми наночастицами, для создания улучшенных теплоносителей (в первую очередь низкотемпературных применений радиаторов) и увеличения теплопередачи излучением от пламени за счет затравки частиц низкого уровня
Бункер соединяется с источником газа-носителя, который обеспечивает его энергией при начальном давлении и начальной температуре газа. Газ-носитель выбирается из группы, состоящей из воздуха, азота, двуокиси углерода, инертных газов и их комбинаций. Мелкие частицы из бункера соединяются в трубопроводе с газом-носителем для создания двухфазной тепловой среды при ее оптимизированной температуре для сохранения свойств текучести негорючей смеси газов с частицами и способности работать при низких давлениях.
Преимущества инновационной термодинамики хорошо видны при интеграции процессов получения сжиженного газа из природного. Цель интеграции — повышение энергоэффективности оборудования промышленных объектов по сжижению природного газа и/или извлечению и сжижению сопутствующего газа из нефти, асфальтенов и получению бензина, керосина, реактивного и дизельного топлива и других нефтепродуктов. Достичь ее позволяет усовершенствованный способ комбинационной интеграции термодинамических процессов нагрева и охлаждения [2]. В нем различные технологические потоки могут обмениваться теплом со вспомогательным потоком, таким как пар, хладагент или охлаждающая вода, предназначенным для нагрева, испарения, конденсации или охлаждения.
Система рекуперации жидкого природного газа включает холодильную камеру с секционным оребренным пластинчатым теплообменником и систему охлаждения, позволяющую получать тепло через эту холодильную камеру с возможностью его передачи от горячих текучих сред в системе регенерации жидкого природного газа к холодным. Система охлаждения имеет первичный контур смесового углеводородного хладагента, сообщающийся по текучей среде с холодильной камерой с подающим барабаном для удержания части первичного хладагента, дроссельным клапаном для снижения давления основного хладагента и се-
паратором для разделения основного хладагента на жидкую и паровую фазу.
Система извлечения жидкости из природного газа может включать колонну деметанизатора, сообщающуюся по текучей среде с холодильной камерой, способную принимать поток углеводородов и разделять его на паровой поток и поток жидкости. В паровой поток нередко входит товарный газ, содержащий преимущественно метан, а в жидкий поток — жидкий природный газ, содержащий в основном углеводороды тяжелее метана. Товарный газ может иметь не менее 89 мол. % метана, а сжиженный природный газ — по меньшей мере 99,5 мол. % углеводородов тяжелее метана. Система регенерации жидкого природного газа может включать оксидно-алюминиевый, бок-ситный или металлсульфатный осушитель газа с молекулярным ситом, расположенный после линии охлаждения. В первичный хладагент зачастую входит смесь на основе молярной доли от59% до81 % углеводорода на основе С2, от 8 % до 21 % — на основе С3, от 1 % до 15 % — на основе С4 и от 1 % до 18 % — на основе С5. После удаления загрязняющих веществ природный газ или исходный сопутствующий нефтяной газ можно охлаждать, сжимать и фракционировать в секции извлечения жидкости и сжатия товарного газа на газоперерабатывающем заводе.
Не менее энергоэффективным оказался и модифицированный метод скважинного теплообмена, подача тепла в котором осуществляется внутри-пластовым пульпированием пластового угля для выработки электроэнергии [3]. Система включает в себя три устройства — для пульпирования пластового угля, для обсадных труб средней глубины и теплообменное.
Такое инновационное конструктивно-технологическое решение позволяет напрямую сжигать подземный уголь для выработки тепловой энергии и ее преобразования. Данный процесс является чистым и безвредным.
В энергоэффективную концепцию оптимизированной энтропии хорошо вписывается усовершенствованная
система аккумулирования тепла, использующая тригидрат ацетата натрия (ТАН) в качестве материала для его накопления [4]. ТАН плавится при температуре 58 °С, однако не затвердевает даже при охлаждении до температуры, не превышающей его точку плавления. Такое состояние называется переохлажденным. После нагревания и расплавления аккумулирующего тепло материала, содержащего ТАН, этот материал охлаждают, пока он не перейдет в переохлажденное состояние. Таким образом, скрытая теплота накапливается в ТАН и, когда требуется тепло, переохлажденное состояние теплоак-кумулирующего материала, содержащего ТАН, высвобождается.
Состояние тригидрат ацетата натрия меняется с жидкого на твердое. При этом скрытая теплота выводится наружу, то есть проявляется эффект накопления тепла в резервуаре, содержащем серебряный электрод для приложения напряжения к материалу для хранения тепла в переохлажденном состоянии как средство окончательного выхода из этого состояния инновационным способом аккумулирования тепла. Он осуществляется в трех этапах погружения пористого материала в расплав, содержащий ТАН, и охлаждения расплава и пористого материала не выше температуры, при которой высвобождается переохлажденный расплав при сохранении пористости погруженного в расплав материала. Тепло аккумулируется путем нагревания материала, содержащего ТАН, при температуре выше, чем точка плавления ТАН.
Цель изобретения — создание устройства накопления тепла, способного выделять его в процессе переохлаждения при подаче напряжения электрического тока и пригодного для многократного использования. Такое устройство представляет собой резервуар с теплоаккумулирующим материалом, содержащим ТАН, в который погружен первый электрод, контактирующий с аккумулирующим тепло материалом с поверхностью, покрытой слоем серебра, и второй электрод того
же назначения, контактирующий с неорганическим пористым материалом со средним диаметром пор не более 50 нм, содержащимся в теплоаккуму-лирующем материале. Оба электрода соединены с источником электропитания для подачи напряжения электрического тока.
Такое теплоаккумулирующее и тепловыделяющее устройство востребовано при холодном пуске двигателя внутреннего сгорания автомобильного колесного транспортного средства и другой мобильной машины. Оно способно эффективно выделять тепло путем переохлаждения при приложении напряжения и допускает многократное использование этого аккумулятора тепла.
Сегодня потенциал энтальпийных термодинамических систем аккумулирования скрытой теплоты реализован не полностью. Так, например, повышение функциональности и технологичности процесса хранения и преобразования энергии в промышленных масштабах может быть достигнуто с помощью усовершенствованного модуля устройства аккумулирования скрытой теплоты с эффективным управлением нагрузкой и повышением эффективности [5]. Управление нагрузкой осуществляется для достижения ее баланса путем уменьшения разницы между максимальной и минимальной нагрузкой за счет увеличения ночного спроса и повышения эффективности использования системы электропитания. Холодная нагрузка в летний сезон является основной причиной уменьшения запасов энергии всех видов.
Технология холодного хранения снижает пиковую нагрузку и увеличивает нагрузку за счет смещения потребности в мощности охлаждения в часы пик на ночь. Вода — наиболее часто используемый холодильный материал такой рабочей среды. Система аккумулирования тепла во льду, использующая скрытое тепло воды (количество тепла, необходимое для превращения льда из 1 кг при 0 °С в воду при 0 °С, 80 ккал/кг), и система аккумулирования воды, осуществляющая хранение
справка
Авария на Чернобыльской
АЭС 26 апреля 1986 года — разрушение реактора четвертого энергоблока Чернобыльской атомной электростанции, расположенной около города Припяти (Украина). Авария расценивается как крупнейшая за всю историю атомной энергетики
Авария на АЭС Фукусима-1 —
радиационная авария максимального, 7-го уровня по Международной шкале ядерных событий (INES). Произошла 11 марта 2011 года в результате сильнейшего в истории Японии землетрясения и последовавшего за ним цунами
справка
Признано, что для успешного использования возобновляемых источников энергии требуется как краткосрочное, так и долгосрочное хранение электроэнергии в более энергоемких накопителях, в том числе с ее преобразованием в энергию сжатого воздуха или газов с помощью мощных компрессорных установок, оснащенных для обратного преобразования энергии детандерами и турбинами [8]
Рис. 1. Схема современного комбинированного энергетического комплекса [Scheme of the modern combined energy complex]
в холоде с использованием разумного тепла воды (количество тепла, необходимое для повышения температуры воды на 1 кг на 1 °С, 1 ккал/кг), то есть разность температур воды (обычно при использовании разницы температур 10 °С, 10ккал/кг).
Поскольку система аккумулирования тепла льдом имеет плотность скрытого тепла (количество аккумулируемого тепла на единицу объема, ккал/м3) больше, чем у системы аккумулирования воды, можно сделать установку более компактной и ресурсосберегающей. Тем не менее, температура холодной воды, подаваемой для кондиционирования воздуха, обычно составляет 7 °С, и система аккумулирования ледяного тепла должна генерировать лед при температуре ниже, чем температура подачи, при этом холодильник вырабатывает низкотемпературный теплоноситель (обычно называемый рассолом) при температуре — 5 °С или ниже.
Следовательно, система аккумулирования тепла на льду имеет коэффициент полезного действия (КПД) ниже, чем у системы аккумулирования воды, производящей холодную воду с использованием обычного холодильника комнатной температуры. Материал с фазовым переходом (МСП), способный использовать скрытую теплоту с фазовым переходом в качестве теплоносителя с температурой поме-
щения 0 °С или более, рассматривался как альтернатива для управления нагрузкой и повышения эффективности. МСП обычно подразделяется на органический и неорганический. Модуль аккумулирования скрытой теплоты включает в себя множество упаковок пленок, сконфигурированных для размещения МСП, предназначенного для использования скрытой теплоты с фазовым переходом в качестве теплоносителя с комнатной температурой 0 °С или более (рис. 1).
В рамках технологичной реализации энергоэффективной энтальпийной концепции с оптимизируемой энтропией несомненный интерес представляет оригинальный адиабатический солевой накопитель энергии, повышающий функциональность и эффективность тепловой генерации электроэнергии [6]. Эти цели достигаются технологичной заменой таких традиционных, хотя и энергоэффективных, с КПД около 80 %, крупногабаритных и сложных в эксплуатации реверсивных промышленных устройств накопления возобновляемой ветровой и солнечной энергии гидронасосами. Их задача — трансформируемый отвод электроэнергии из сети для перекачивания воды в «гору», а затем ее спуск обратно через силовые турбины усовершенствованным адиабатическим солевым накопителем энергии.
Улучшенное накопление энергии обеспечивается использованием рабочей жидкости, протекающей в замкнутом цикле, включая групповой компрессор и турбину генератора электроэнергии, и способной к эффективному теплообмену с теплонакопительны-ми жидкостями на горячей и холодной сторонах системы. Эта система может работать как тепловой двигатель, передавая тепло от горячей стороны к холодной для механического привода турбины, и как холодильник, механически приводя в действие компрессор для передачи тепла от холодной стороны к горячей. Теплообмен между рабочим телом системы и теплоносителями происходит в противоточных теплообменниках. Низкое давление пара
Wind Turbirie
Wave Generator Energy Conversion System
расплавленной соли является весьма значительным преимуществом данной технологии в плане безопасности при аккумулировании энергии в больших масштабах — от1 ГВт и выше.
Повышение функциональности и энергоэффективности процесса тепловой генерации электроэнергии в реверсивной системе с замкнутым термодинамическим циклом Брайтона [7] достигается методом аккумулирования и хранения дополнительного тепла, традиционно теряющегося в результате рассеивания между циклами разряда и заряда. Дополнительный охлаждающий теплообменник может быть добавлен в цикл нагнетания и расположен между теплообменником с холодной стороны и входом компрессора. В тепловом двигателе или тепловом насосе теплообменник можно использовать для передачи тепла между материалом, аккумулирующим тепло, и рабочей жидкостью для турбомашинного оборудования. Тепловой двигатель может быть реверсивным, а также тепловым насосом: и рабочая жидкость, и теплообменник могут использоваться для передачи тепла или холода множеству аккумуляторов тепла.
Тепловую энергию в данной системе можно хранить в различных формах и емкостях, включая емкости под давлением и/или изолированные. Один или несколько рекуперативных теплообменников утилизации тепла размещены между двумя резервуарами — аккумуляторами тепла в контуре циркуляции теплоносителя. Двигатель/генератор можно использовать для получения тепловой энергии путем выработки электричества из механической энергии, полученной от турбины. Избыточное тепло в цикле разгрузки накапливается на холодной стороне теплового двигателя до удаления. Варианты рассматриваемой системы могут включать компрессор, рекуператор, теплообменник горячей стороны, турбину, теплообменник холодной стороны, охлаждающий теплообменник с последовательно циркулирующей через них по замкнутому контурному циклу рабочей жидкостью (рис. 2).
При любой технологической схеме реализации термодинамических процессов оказывается востребованным оптимизированный способ длительного хранения энергии в том или ином виде. Приведем только один пример: в течение нескольких очень жарких и безветренных недель в июле 2022 года генераторы ветровой электроэнергии в штате Техас (США) с потенциалом в более 30 000 МВт работали менее чем на 8 % от номинальной мощности. Исходя из этого, североамериканские специалисты в области прикладной и утилитарной энергетики пришли к выводу о необходимости совершенствования способов и средств накопления электроэнергии, а также дальнейшего интегрирования объектов ветровой и солнечной энергетики в общую энергосистему с традиционными источниками и аккумуляторами.
Примерами эффективной реализации принципа трансформации энергии являются промышленные установки в немецком Ханторфе мощностью 330 МВт и в Макинтоше (штат Алабама, США). В настоящее время в мире существуют только эти коммерческие заводы подобного типа. Оба они используют адиабатические процессы, когда электричество в непиковое время применяется для сжатия воздуха, ко-
Рис. 2. Конструктивно-технологическая реализация современного энергетического комплекса [Constructive and technological implementation of the modern energy complex]
торый хранится, а при необходимости (пиковое электричество) смешивается с природным газом и сжигается.
Сжатие происходит поэтапно, с промежуточным охлаждением между каждым этапом. Процесс расширения также ступенчатый, однако ступеней меньше (обычно только расширитель высокого давления и расширитель низкого давления). Сжатый воздух хранится в больших подземных соляных кавернах. Завод в Ханторфе использует каверну объемом хранилища 310 000 м3 на глубине 600 м с допустимым давлением 5...7 МПа. Он работает с ежедневным циклом зарядки 8 часов, обеспечивая пиковую мощность 290 МВт в течение 2 часов. Завод в Макинтоше имеет соляную пещеру объемом 538 000 м3 на глубине 450 м с допустимым давлением в пределах 4,5...7,6 МПа. Первоначально она обеспечивала мощность 110 МВт в течение 26 часов, но в 1998 году были добавлены два дополнительных генератора, и теперь ее общая мощность составляет 226 МВт.
Заключение
Рассмотренные инновационные термодинамические системы генерирующего получения, ак-
Список литературы
1. Process and system for hot and/or cold energy transfer, transport and/
or storage: IPC F24S 60/00 (2018.01), F28D (2006.01). Abbasl H., Cygan D., Karri B. R., Findlay J. Patent US 11255574 22.02.2022. 20.03.2017.
2. Process integration for natural gas liquid recovery: Пат. США 11268755 F25J 1/02 (2006.01), F25J 3/02 (2006.01). Saudi Arabian Oil Co., Noureldin M. В. M., Kamed H. M., Al Najjar A. A. № US 2019/0186820; заявл. 20.06.2019;
опубл. 8.03.2022.
3. System for supplying heat by means of stratum coal in-place slurrying and method for supplying power generation heat by means of stratum coal in-place slurrying: Zhejiang Lute Energy Technology Co., Dai D., Qiao J., Wang Y. Patent US 11286174 29.03.2022 C02F 1/00 (2006.01), B01F3/06 (2006.01), Prior Publication Data US 2020/0223714 16.07.2020, Foreign Application Priority Data 17.07.2017.
4. Heat storage device: Пат. США 11268003 F28D 20/02 (2006.01), C09K 5/06 (2006.01). Panasonic Corp., Kubo Т., Suzuki M., Machida H., Takeguchi S., Shil K., Tani N., NakamuraT. № US 2020/0063012; заявл. 27.02.2020; опубл. 8.03.2022.
5. Lee W. В., Song J. Y. Latent heat storage module and latent heat storage apparatus: Пат. № 10852070; заявл. 13.05.2015 № 14/711356; опубл. 1.12.2020.
6. Laughlin R. В. Adiabatic salt energy storage: Пат. № 10907513; заявл. 23.08.2018 № 16/111151; опубл. 2.02.2021.
7. Larochelle P., Apte R. Storage of excess heat in cold side of heat engine: Пат. № 10907510; заявл. 29.01.2019 № 16/260932; опубл. 2.02.2021.
8. Berry J. //Turbomachinery International. — 2022. — T. 63. — № 5.
кумулирующего хранение энергии с возможностью ее рекуперации, свидетельствуют о ключевой роли в этой комплексной энтальпийной процедуре преобразования энергии среднего звена, во многом определяющего энергоэффективность и энтропию системы в целом.
Конечно, достижение поставленных целей не заканчивается экологической регламентацией производственно-технологических процессов с ограничением выбросов парниковых газов, являющихся основной причиной глобального потепления. До сих пор до конца не ясна истинная причина этого опасного явления, поскольку за свою эволюцию экосистема Земли пережила мезозойскую эру с тропическим климатом, способствовавшим появлению и распространению гигантских реп-тилоидов, уничтоживших растительность, и ледниковый период с мамонтами, но в этих катаклизмах нельзя упрекнуть человечество из-за его малочисленности или полного отсутствия, как и цивилизационной промышленной деятельности.
И сегодня огромная масса испарений с поверхности Мирового океана, а также выбросы метана из замороженных гидратов океанских глубин, морских шельфов и вечной мерзлоты во много раз превосходят взнос парниковых газов в результате хозяйственной деятельности человека. Не все могут объяснить в динамике энтальпии и неустойчивости энтропии живой экосистемы Земли открытые людьми законы Природы. Но и пренебрегать доступными защитными мерами человечеству нельзя. В первую очередь это касается бережного отношения к озоновому слою атмосферы, защищающему все живое на нашей планете от радиоактивного солнечного излучения. Он разрушается агрессивными фторхлоруглеродными хладагентами холодильников и кондиционеров, которые, что совершенно справедливо, практически запрещены и заменяются природными составами. Но об этом — в следующих статьях предлагаемого цикла. ■
Kompetentnosf / Competency (Russia) 8/2024
ISSN 1993-8780. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-8-56-63
Improving Energy Technologies: Heat Storage
V.A. Grushnikov1, All-Russian Institute for Scientific and Technical Information of Russian Academy of Sciences, PhD (Tech.), [email protected]
1 Senior Researcher, Moscow, Russia
Citation: Grushnikov V.A. Improving Energy Technologies: Heat Storage, Kompetentnosf / Competency (Russia), 2024, no. 8, pp. 56-63. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-8-56-63
Technologies for obtaining energy from fossil fuels, despite the serious global warming problem that is only partially solved by the use of alternative types of fuel and energy resources, remain one of the most important ways for the efficient functioning of industrial and commercial equipment in a variety of sectors of the economy. In the chain of integrated technology for generating, accumulating and selling energy, its storage is, if not the main, then a key process that unites and supports the functionality of the components of this complex, determining its energy efficiency and ensuring environmental safety. A clear manifestation of such energy transformation can be the production, accumulation and use of electricity in a complex thermodynamic process.
1. Process and system for hot and/or cold energy transfer, transport and/or storage: IPC F24S 60/00 (2018.01), F28D 20/00 (2006/01). Abbasi H., Cygan D., Karri B. R., FindlayJ. Patent US 11255574 22.02.2022. 20.03.2017.
2. Process integration for natural gas liquid recovery: Patent US 11268755 F25J 1/02 (2006.01), F25J 3/02 (2006.01). Saudi Arabian Oil Co., Noureldin M. B. M., Kamed H. M., Al Najjar A. A. N US 2019/0186820; decl. 20.06.2019; publ. 8.03.2022.
3. System for supplying heat by means of stratum coal in-place slurrying and method for supplying power generation heat by means of stratum coal in-place slurrying: Zhejiang Lute Energy Technology Co., Dai D., Qiao J., Wang Y. Patent US 11286174 29.03.2022 C02F 1/00 (2006.01), B01F3/06 (2006.01), Prior Publication Data US 2020/0223714 16.07.2020, Foreign Application Priority Data 17.07.2017.
4. Heat storage device: Patent US 11268003 F28D 20/02 (2006.01), C09K 5/06 (2006.01). Panasonic Corp., Kubo T., Suzuki M„ Machida H., Takeguchi S., Shil K., Tani N.. Nakamura T. N US 2020/0063012; decl. 27.02.2020; publ. 8.03.2022.
5. Lee W. B., Song J. Y. Latent heat storage module and latent heat storage apparatus: Patent N 10852070; decl. 13.05.2015 N 14/711356; publ. 1.12.2020.
6. Laughlin R. B. Adiabatic salt energy storage: Patent N 10907513; decl. 23.08.2018 N 16/111151; publ. 2.02.2021.
7. Larochelle P., Apte R. Storage of excess heat in cold side of heat engine: Patent N 10907510; decl. 29.01.2019 N 16/260932; publ. 2.02.2021.
8. Berry J., Turbomachinery International, 2022, vol. 63, no. 5, pp. 32-35.
НОВАЯ КНИГА
Зосен A.A., Лепявко А.П., Москалев Д.Е.
Средства измерений давления. Поверка и калибровка
Учебное пособие. — М.: АСМС, 2024
В пособии рассматривается классификация и средства измерений давления и основные принципы принятых за рубежом методов калибровки средств измерений давления, приводятся различные типы конструкций деформационных манометров, их метрологические характеристики и методики поверки.
Описаны принципы действия различных преобразователей давления, их метрологические характеристики и методики поверки, а также общие принципы работы грузопоршневых манометров (калибраторов давления).
Учебное пособие может быть полезно также специалистам в области поверки и калибровки средств измерений температуры.
key words
thermal power engineering, functionality, manufacturabiiity, efficiency, environmental safety, thermodynamics, enthalpy, entropy
СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ДДВПЕНИЯ. П0ВЕРК4И1Ш1ИБР0ОД
По вопросам приобретения обращайтесь по адресу: Академия стандартизации, метрологии и сертификации (АСМС), 109443, Москва, Волгоградский пр-т, 90, корп. 1. Тел. / факс: 8 (499) 742 4643. Факс: 8 (499) 742 5241. E-mail: [email protected]
