마이닝 포스트 인프라에서 압축 공기 및 열 에너지의 하이브리드 저장

폴란드의 과학자들은 버려진 광산 샤프트에 내장 된 열 에너지 저장 시스템 (TES)을 사용하여 압축 공기 에너지 저장 기술을 개발했습니다. 이 시스템은 외부 열원없이 작동하며 공기 압축기, 내장 열 에너지 저장 시스템이있는 압축 공기 저장 탱크 및 공기 팽창기를 사용합니다.

폴란드 실레시아 기술 대학의 과학자 팀은 압축 광산에 내장 된 열 에너지 저장 시스템 (TES)을 사용하여 압축 에어 탱크를 효율적으로 용도를 변경하는 압축 공기 에너지 저장 기술 (CAES)을 개발했습니다. 연구 저자 인 PV 매거진의 특파원 인 Lukasz Bartela는“저장소 개념은 채굴 후 지하 인프라를 재사용하고 보호하는 것을 목표로합니다.

이 그룹은 광업 지역이 저렴한 에너지 인프라를 제공 할 가능성이 있다고 생각합니다. 연구원들은“광산은 종종 발전소 및/또는 유통소 근처에 위치하고있다”고 말했다. "이로 인해 기존 그리드 연결 인프라를 사용할 수 있습니다. 또한 고도로 개발 된 산업 지역과의 근접성은 전력 전송 손실을 줄입니다. 열전 발전소를위한 지상의 저장 탱크를 건설 할 필요가 없으므로 제한된 공간을 절약 할 수 있습니다."

이 시스템은 외부 열원을 사용하지 않고 작동하며 공기 압축기, 내장 열 에너지 저장이있는 압축 공기 저장 탱크 및 공기 팽창기를 사용합니다. 시스템 요소는 단일 단계 또는 2 단계 일 수 있습니다.

시스템의 제안 된 구성에서 TPP 탱크는 내장되어 농축기에 연결됩니다. 이는 열이 저장 재료를 떠나 샤프트 탱크의 공기를 통과하더라도 열 손실을 줄이는 데 도움이됩니다. TPP 시스템은 광산의 지오메트리에 적응하여 열 전달 필드를 감소시켜 열 저장 공정의 에너지 효율에 긍정적 인 영향을 미칩니다.

Bartela는“TES 시스템을 압력 탱크의 부피에 배치 할 때 가장 큰 장점은 열 에너지를 저장하기위한 재료를 수용하는 얇은 벽 쉘 구조를 사용할 수 있다는 것입니다. "이것은 CHP 시스템의 비용을 크게 줄일 수 있습니다."

탱크를 섹션으로 나누기 위해 천공 된 바닥이있는 강철 실린더를 사용하여 설치가 쉽게 설치하고 주기적으로 열 흡수 재료 층을 검사 할 수 있습니다. 과학자들은“섹션 간의 커뮤니케이션은 TES 수직 포지셔닝 시스템의 일부인 사다리의 도움으로 가능할 것입니다.

충전 단계에서 전기는 압축기를 구동하는 데 사용됩니다. 하이브리드 지하 시스템은 내장 차단 밸브가있는 입구 배관을 통해 탱크에 뜨거운 압축 공기를 공급합니다. 그런 다음 공기는 TES 시스템을 통과하여 저장된 재료를 가열합니다.

언로드 단계에서 공기는 TES 시스템을 통과하여 누적 된 재료에서 열을 제거합니다. 그런 다음 뜨거운 공기는 팽창기로 들어가 전기를 생성하기 위해 발전기를 구동합니다. "저장된 공기의 높은 냉각에 중요합니다.“저장된 공기의 높은 냉각에 중요합니다. "지하 탱크 쉘과 접촉하는 저장 공기의 온도를 제한함으로써 열 손실이 줄어들어 CAES 시스템의 에너지 저장 효율이 증가합니다."

그들은 60,000 입방 미터의 압축 공기 저장 용량과 5 메가 파스 칼 (MPA)의 최대 압력을 계산했습니다. 이를 바탕으로 시설의 에너지 저장 용량은 140mWh이며 왕복 효율은 약 70 %, 에너지 효율이 95 % 인 저장 탱크를 가질 것이라고 계산했습니다.

또한 특별한 경우 공기압은 광산의 특정 특성에 따라 최대 8 MPa 수준으로 유지 될 수 있다고 설명합니다. Bartela는“이 경우 시스템의 에너지 용량은 200MWh를 초과 할 수 있습니다. "경제적 인 관점에서 볼 때 화강암 또는 현무암과 같은 TES 시스템에서 일반 암석을 사용하는 것이 가장 유익 할 것입니다. 그러나 대체 합성 재료에 대한 연구는 현재 실레시아 기술 대학에서 수행되고 있습니다."

이 그룹은 새로운 열 에너지 저장 시스템을 기반으로 한 수확 후 압축 공기 에너지 저장 시스템의 에너지 전위를 평가하는 에너지 저장 저널에 최근 발표 된 연구에서 에너지 저장 개념을 제시했습니다. Bartela는“현재 우리는 열 저장 탱크의 설계를 최적화하기 위해 노력하고 있으며, 이는 CHP 모듈의 비용을 줄일 수 있습니다.

이 그룹에 따르면 폴란드에는 139 개의 활성 석탄 광산과 34 개의 활성 구리 및 암염 광산이 있습니다. 현재 39 세를 해체 할 계획이 있으며, 그 중 절반은 물 펌핑에 사용됩니다. 가장 깊은 광산의 깊이는 1300 미터 이상입니다.

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