Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob Fizika energijskih virov II Shranjevanje energije Uvod Večina naprav, ki porabljajo energijo (npr. električne naprave), le-to ne porabljajo časovno konstantno dnevne, tedenske, sezonske spremembe tipična dnevna poraba energije v večjem mestu primer tedenske porabe energije osnovna vmesna vršna poraba del osnovne proizvodnje za shranjevanje del proizvodnje iz shranjevanja delež celotne proizvodnje % vir: S.W. Angrist, Direct Energy Conversion
Fizika energijskih virov. II Shranjevanje energije. Uvod. Večina naprav, ki porabljajo energijo (npr. električne naprave), le-to ne porabljajo časovno konstantno dnevne, tedenske, sezonske spremembe. delež celotne proizvodnje. %. vršna. del proizvodnje iz shranjevanja. vmesna. - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob
Fizika energijskih virov
II Shranjevanje energije
UvodVečina naprav, ki porabljajo energijo (npr. električnenaprave), le-to ne porabljajo časovno konstantno dnevne, tedenske, sezonske spremembe
tipična dnevna poraba energijev večjem mestu
primer tedenske porabe energije
osnovna
vmesna
vršna
poraba
del osnovne proizvodnjeza shranjevanje
del proizvodnjeiz shranjevanja
delež celotne proizvodnje%
vir:S.W. Angrist,Direct EnergyConversion
Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob
Fizika energijskih virov
II Shranjevanje energije
Uvod
osnovne potrebe:osnovne energetske proizvodne zmogljivosti:zadoščanje najbolj stalnih energijskih potrebnajvišji izkoristki, najcenejši primarni viritipično termoelektrarne, hidroelektrarne, jedrske elektrarne
vmesne potrebe:različne energetske zmogljivosti, tipično v uporabi le preko dnevafosilna goriva, nižji izkoristki, plinske turbine
vršne potrebe:tipično najstarejši tipi proizvodnih zmogljivosti, najnižji izkoristki
shranjevanjeenerg.
Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob
Fizika energijskih virov
II Shranjevanje energije
Uvod
zbiralniki energije
mehanični (kinetična in potencialna energija), toplotni (latentna in specifična toplota), kemični,elektrokemični (baterije in akumulatorji), elektromagnetni jedrski
najpomembnejši in najstarejši način “shranjevanja”:manjšanje oscilacij v porabi;od nekdaj elektroenergetski sistemi prodajajo energijo, proizvedeno v periodah manjše porabe, po nižji ceni;
Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob
Fizika energijskih virov
II Shranjevanje energije
mehanični zbiralniki
črpalne elektrarne:črpanje vode na večjo višino ob presežku produkcije;hidrolektrarna ob pomanjkanju;črpalka/turbinaWelek → Wpot → Welek’
izkoristek:- izgube zaradi izparevanja- mehanske izgube
Welek’Welek
~ 0.7-0.85(ekonomski izk. boljši)
pomembne pri izračunustroškov proizvodnihzmogljivosti, ki ne zagotavljajo energijekonstantno
Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob
Fizika energijskih virov
II Shranjevanje energije
mehanični zbiralniki
kakšna je efektivna gostota shranjene energije – primerjava z drugimi načini shranjevanja?
v taki gostoti upoštevamo specifično energijo (dW/dm ali dW/dV) kot tudi izkoristek pretvorbe v uporabno obliko energije;
primer črpalne elektr.:za vodo shranjeno v rezervoarju 100 m nad turbino, tipičenizkoristek turbine in generatorja je ~0,8:dW’/dV = dW/dV = gh dV/dV = gh ~ 0,8 MJ/m3
ali dW’/dm = 0,8 kJ/kg
Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob
Fizika energijskih virov
II Shranjevanje energije
mehanični zbiralniki
vztrajniki
kompozitni materiali (Kevlar)magnetni ležaji za zmanjšanjetrenjaWelek’Welek ~ 0.9
specifična uporaba: UPS, avtomobili, vlak
elektromotor/generatorWelek → Wkin → Welek’
rotor:obroč Wkin/m = /2natezna trdnost: gostotaza druge oblike rotorjevnekoliko drugače, še vedno /2
material gostota[kg/m3]
F/S[MPa]
spec. energ.[MJ/kg]
strošek[US$/MJ]
bukev 700 125 15,1 145
Kevlar 1320 1800 180 120
jeklo 7830 2540 44 60
vir:S.W. Angrist,Direct EnergyConversion
Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob
Fizika energijskih virov
II Shranjevanje energije
mehanični zbiralniki
zrak s povečanim tlakom
motor-generator
izgorevanje
kompresor
dodatnohlajenje
sklopka
turbina
gorivo
elek. energ. elek. energ.
podzemni zračnirezervoar
povzeto po:S.W. Angrist,Direct EnergyConversion
s pomočjo energije, ki je navoljo, stisnemo zrak in ga spovečanim tlakom shranimo v (podzemni) rezervoar
ob potrebi ta zrak zmešamo z gorivom ter vžgemo, da poganja turbino in generator
dovedena energija
oddana energija
adiabatsko stiskanje zraka:T2=(p1/p2)(1-)/ T1
T1=293K, p1=105 Pa, p2=100x105 Pa=1,4 T2=1094K=820oCdodatno hlajenje,omejitve za rezervoarje!
Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob
Fizika energijskih virov
II Shranjevanje energije
termični zbiralniki
energija, ki je na voljo, se z izmenjavo toplotepretvori v notranjo energijo snovi