1 / 13

Fizika energijskih virov

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.

thyra
Download Presentation

Fizika energijskih virov

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 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 del osnovne proizvodnje za shranjevanje osnovna poraba primer tedenske porabe energije tipična dnevna poraba energije v večjem mestu vir: S.W. Angrist, Direct Energy Conversion Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob

  2. Fizika energijskih virov II Shranjevanje energije Uvod • osnovne potrebe: • osnovne energetske proizvodne zmogljivosti: • zadoščanje najbolj stalnih energijskih potreb • najvišji izkoristki, najcenejši primarni viri • tipično termoelektrarne, hidroelektrarne, jedrske elektrarne • vmesne potrebe: • različne energetske zmogljivosti, tipično v uporabi le preko dneva • fosilna goriva, nižji izkoristki, plinske turbine • vršne potrebe: • tipično najstarejši tipi proizvodnih zmogljivosti, najnižji izkoristki shranjevanje energ. Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob

  3. 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

  4. Fizika energijskih virov II Shranjevanje energije mehanični zbiralniki črpalne elektrarne: črpanje vode na večjo višino ob presežku produkcije; hidrolektrarna ob pomanjkanju; črpalka/turbina Welek → Wpot → Welek’ izkoristek: - izgube zaradi izparevanja - mehanske izgube h = Welek’ /Welek ~ 0.7-0.85 (ekonomski izk. boljši) pomembne pri izračunu stroškov proizvodnih zmogljivosti, ki ne zagotavljajo energije konstantno Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob

  5. 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, tipičen izkoristek turbine in generatorja je h~0,8: dW’/dV = h dW/dV = hrgh dV/dV = hrgh ~ 0,8 MJ/m3 ali dW’/dm = 0,8 kJ/kg Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob

  6. Fizika energijskih virov II Shranjevanje energije mehanični zbiralniki vztrajniki elektromotor/generator Welek → Wkin → Welek’ rotor: obroč Wkin/m = s/2r s: natezna trdnost r: gostota za druge oblike rotorjev nekoliko drugače, še vedno  s/2r kompozitni materiali (Kevlar) magnetni ležaji za zmanjšanje trenja h = Welek’ /Welek ~ 0.9 specifična uporaba: UPS, avtomobili, vlak vir: S.W. Angrist, Direct Energy Conversion Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob

  7. Fizika energijskih virov II Shranjevanje energije mehanični zbiralniki zrak s povečanim tlakom s pomočjo energije, ki je na voljo, stisnemo zrak in ga s povečanim tlakom shranimo v (podzemni) rezervoar ob potrebi ta zrak zmešamo z gorivom ter vžgemo, da poganja turbino in generator elek. energ. elek. energ. motor- generator turbina kompresor sklopka gorivo dodatno hlajenje izgorevanje dovedena energija oddana energija adiabatsko stiskanje zraka: T2=(p1/p2)(1-k)/k T1 T1=293K, p1=105 Pa, p2=100x105 Pa k=1,4  T2=1094K=820oC dodatno hlajenje, omejitve za rezervoarje! podzemni zračni rezervoar povzeto po: S.W. Angrist, Direct Energy Conversion Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob

  8. Fizika energijskih virov II Shranjevanje energije termični zbiralniki energija, ki je na voljo, se z izmenjavo toplote pretvori v notranjo energijo snovi specifična toplota (zvišanje T) latentna toplota (fazni prehod) dnevni zbiralniki sezonski zbiralniki nizko-T zbiralniki (izmenjava toplote pri T<~120oC) visoko-T zbiralniki (izmenjava toplote pri T>~120oC) Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob

  9. Fizika energijskih virov II Shranjevanje energije termični zbiralniki tipično termični zbiralniki namenjeni shranjevanju energije, potrebne za ogrevanje sobna T: voda DT=30oC  dW/dV = rcpDT = 126MJ/m3 zaenkrat ni uporabnih materialov za shranjevanje s pomočjo latentne toplote pri sobni T; magnetit (Fe3O4) dW/dV = 115 MJ/m3 (cp=7,5x102 J/kg, r=5,1x103kg/m3) visoke T: železov klorid, Ttal=304oC, r=2,9x103 kg/m3, qtal=2,6x105J/kg dW/dV = rqtal = 763 MJ/m3 povzeto po: S.W. Angrist, Direct Energy Conversion Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob

  10. Fizika energijskih virov II Shranjevanje energije termični zbiralniki primer naselja v Kanadi sončni kolektorji kratko- trajni termični zbiralnik dolgo- trajni termični zbiralnik vir:http://www.dlsc.ca/how.htm Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob

  11. Fizika energijskih virov II Shranjevanje energije termični zbiralniki primer naselja v Kanadi skupna površina 2,3x103 m2 generirajo 1,5 MW ob sončnem dnevu (veliko, sončno sevanje ~300 W/m2?) “tipična” dnevna poraba energije v gospodinjstvu ~350 MJ (100 kWh); v naselju 52 hiš, potrebuje 1,8x1010 J/dan produkcija 1,5MW x 8 ur x 0,8 (h) ~ 3,5x1010 J preostanek ~1,7x1010 J za shranjevanje vir:http://www.dlsc.ca/how.htm Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob

  12. Fizika energijskih virov II Shranjevanje energije termični zbiralniki primer naselja v Kanadi kratkotrajni (dnevni) zbiralnik segreta glikolna raztopina iz sončnih kolektorjev preko toplotnega izmenjevalca ogreje vodo na 75oC; 120m3, DT=(75-46) K W=rVcpDT = 1,5x1010J preostala raztopina (T=50oC) za sprotno ogrevanje in porabo tople vode vir:http://www.dlsc.ca/how.htm Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob

  13. Fizika energijskih virov II Shranjevanje energije termični zbiralniki dolgotrajni (sezonski) zbiralnik primer naselja v Kanadi segreje okoliško zemljo na 80oC kamenje, cp~850 J/kgK r~2,7x103 kg/m3 DT=30 K W~1,9x1012 J pri ocenjeni dnevni porabi zadošča za ~100 dni S~900 m2 V~27x103 m3 vir:http://www.dlsc.ca/how.htm Fizika energijskih virov 2005/06 B. Golob

More Related