A Primer Energiahatékonyság (PEE) fogalma a rendszer energetikai hatékonyságának mérésére szolgál, amelyet a bemenő és kimenő energiák összehasonlításával határozunk meg. A PEE definíciójában szereplő hányados nevezője és számlálója is az elektromos energiában van kifejezve, ami helyes, hiszen csak így érhető el az összehasonlíthatóság – azaz egy almát hasonlítunk össze egy almával. Ez az alapvető elv megakadályozza az eltérő energiahordozók vagy energiaformák közötti direkt, torzított összevetést.

A tömörített levegős energiatároló rendszerek működését tekintve a mechanikai veszteségek, az égési és hőveszteségek, valamint a szivárgások és csővezetékek súrlódása jelentős tényezők. Ezek mind csökkentik a rendszer hatékonyságát, amelyet a PEE jól tükröz, mivel ezek a veszteségek közvetlenül befolyásolják a kompressziós és expanziós fázisok során keletkező energia arányát.

A kompressziós szakasz során a levegőt összenyomják, tárolják, majd a későbbi expanziós szakaszban felszabadítják, elektromos energiává alakítva azt. Ebben a folyamatban a mechanikai veszteségek és az egyéb energia-eltételek – például a generátor veszteségei vagy a kompresszor és turbina hatásfokai – mind befolyásolják a rendszer összteljesítményét. A PEE kifejezés arra szolgál, hogy ezeknek az összetett folyamatoknak a hatásait összegezve egyetlen mérőszámot adjon a rendszer hatékonyságára.

Az alternatív PEE formulációk megengedik, hogy a rendszer különböző részeit részletesebben elemezzük, például különválasztva a hőveszteséget és a mechanikai veszteséget, továbbá lehetőséget nyújtanak arra, hogy a primer energiát a kimenő elektromos energia viszonylatában értékeljük. Ezzel párhuzamosan fontos figyelembe venni, hogy az átlagos erőművi hatásfok – például a földgázüzemű erőművek esetében jellemzően 50% körül – is beépül a PEE számításába, így a ténylegesen elérhető energiatermelést vetjük össze a bemeneti energiamennyiséggel.

A tömörített levegős energiatárolás alkalmazása során különösen fontos megérteni a kompressziós és expanziós fázisok futási idejének arányát, amely nagyban meghatározza a rendszer hatékonyságát és energiamérlegét. Ez az arány optimalizálható annak érdekében, hogy minimális legyen az energiaveszteség és maximalizálható legyen az energia visszanyerése.

Ezen túlmenően a PEE megértése nélkülözhetetlen a rendszer teljesítményének értékelésében, hiszen a bemeneti primer energia és a kimenő elektromos energia közötti különbség mögött rejlő veszteségek megértése segít a hatékonyság javításában, valamint a rendszer gazdaságosságának és fenntarthatóságának elemzésében. Fontos szem előtt tartani, hogy a PEE nem csupán egy egyszerű hatásfokmutató, hanem a rendszer összetett energetikai viszonyainak átfogó leírása, amelyhez elengedhetetlen a folyamatok részletes ismerete és az energetikai veszteségek pontos számszerűsítése.

Az energiatárolási technológiák fejlesztésekor, különösen a tömörített levegős rendszerek esetében, a PEE alapos elemzése és helyes értelmezése elengedhetetlen, hogy a környezeti és gazdasági szempontoknak egyaránt megfeleljen a technológia. A rendszer energetikai hatékonyságának javítása érdekében továbbá szükséges az egyes veszteségi tényezők részletes vizsgálata, az anyag- és folyamatoptimalizálás, valamint a működési paraméterek precíz szabályozása.

Az energetikai rendszerek komplexitásából adódóan az elektromos energia, a mechanikai energia és a hőenergia átalakulási folyamatai között pontos összhangot kell teremteni, hogy a PEE valóban valós és megbízható mutatója legyen a rendszer teljesítményének. Így a PEE elemzése nem csupán a jelenlegi állapot felmérésére alkalmas, hanem alapot nyújt a jövőbeni fejlesztések és hatékonyságnövelő intézkedések tervezéséhez is.

Milyen új technológiák formálják a sűrített levegős energiatárolás (CAES) jövőjét?

A hagyományos földalatti kavitásokon alapuló sűrített levegős energiatárolással (CAES) szemben a modern megoldások egyre inkább a földrajzi függetlenséget, a rendszerhatékonyság növelését és a moduláris skálázhatóságot célozzák. A Sandia Nemzeti Laboratórium által azonosított technológiák, mint az adiabatikus, diabatikus, adszorpcióval támogatott, közel izoterm, hordozható, víz alatti CAES, valamint a járműkompressziós megoldások, új dimenziókat nyitnak az energiatárolásban.

Az adiabatikus CAES, mint például a Hydrostor kanadai vállalat A-CAES rendszere, a kompressziós fázisban keletkező hő tárolásával, majd az expanzió előtt annak visszanyerésével működik. Ez a hőenergia-tárolás magas hőkapacitású folyadékokkal vagy szilárd anyagokkal – például ásványolajjal, olvadt sóval vagy kerámiával – valósul meg. A Hydrostor rendszere különösen figyelemre méltó a hidrosztatikusan kiegyensúlyozott tárolókapacitásával, amely lehetővé teszi a közel állandó nyomást és a kisebb tároló térfogatot. Egy működő, 1,75 MW-os kanadai pilotlétesítmény víz alatti tárolóval, 10 MWh-nál nagyobb kapacitással 2019 óta üzemel.

Egy másik irányzat a közel izoterm CAES, amelynél a levegő összenyomása és hőelvonása gyakorlatilag egy időben történik. Az Energy Internet Corporation által fejlesztett rendszer, amely „folyékony dugattyús hőmotorral” működik, víznyomással komprimálja a levegőt, majd a hőt vízpermet segítségével elvonja. Az energia-visszanyerési fázisban a levegő nyomása visszanyomja a vizet a tartályból egy turbinán keresztül, így villamos energiát termelve. A rendszer egyszerű, moduláris és föld alatti üregekhez is adaptálható. Elméleti hatásfoka 80% fölé tehető, azonban ipari léptékű demonstráció még nem valósult meg.

A CAES és a PHES (szivattyús víztározós energiatárolás) kombinációja új integrált rendszerekhez vezet, mint a GLIDES (Ground-Level Integrated Diverse Energy Storage) vagy a PHCA (Pumped Hydro Compressed Air). Ezekben a rendszerekben a víz nemcsak tároló közeg, hanem hűtőközeg és munkafolyadék is.

A CAES egyre inkább összekapcsolódik a hidrogénalapú energiatermeléssel is. A hidrogén égetésével kapcsolatos kihívások, mint a nagy lángsebesség, alacsony gyújtási energia és instabil égés, különleges megoldásokat igényelnek. A kipufogógáz-visszavezetés (EGR) alkalmazása a nitrogén-oxidok (NOx) csökkentésére és az égés stabilitásának fenntartására szolgál. A hidrogénalapú tüzelőanyaggal működő motoroknál a 40%-os EGR-arány egy kezdeti megközelítés lehet, amely azonban az OEM specifikus optimalizálását igényli.

A tárolási ciklusban a megújuló forrásokból (nap, szél, atom) származó felesleges energiát többlépcsős, közbenső hűtésű kompresszorokkal sűrítik, majd az így kapott levegőt egy utóhűtőn keresztül tárolóba juttatják. A visszatáplálási fázis során a sűrített levegő a rendszer különböző elemein – például turbóexpanderen, hőcserélőkön és esetleges tüzelőanyag-csatoláson – keresztül halad, hogy villamos energiává alakuljon.

A jövő CAES rendszerei tehát nemcsak energetikai szempontból hatékonyabbak, de alkalmazkodnak a megújuló energiaforrások dinamikájához és a földrajzi korlátokhoz is. A sűrített levegő tárolása nem feltétlenül igényel geológiai formációkat: víz alatti ballonok, föld

Hogyan bizonyítható, hogy egy konvex zárt halmaz a Lp-térben kompakt?
Hogyan dolgozzunk Python halmazokkal és szótárakkal?
Hogyan alkalmazzuk a játékos tevékenységeket a szisztémás családi terápiában?
Hogyan alakítják a Society 5.0 és az ipar 4.0 elvei a termékek biztonságát és minőségét?
Miért fontos a szívbetegségek alternatív kezelése és hogyan segíthetnek a különböző terápiák?
Miért alakulhat ki a rosacea és hogyan kezelhetjük?
A GYALOGOS ÁTKELÉS SZABÁLYAI IRÁNYÍTOTT GYALOGOSÁTKELŐHELYEN
A sajátos nevelési igényű tanulókra vonatkozó szövetségi oktatási szabvány bevezetésének előkészítettségi szintje a „Viktória” Kadétközponttal működő 19. számú középiskolában
A központi Elővárosi Személyszállító Vállalat Kapcsolt Vállalkozások Jegyzéke – 2023. első félév
Vizsga regisztrációs rend külföldi állampolgárok (ukrán állampolgárok) számára a MBOU „Általános Iskola № 19, speciális tantárgyi ismeretekkel” intézményében
Internetes biztonság: Emlékeztető gyerekeknek a virtuális csalókról, veszélyekről és helyes viselkedésről