Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Система рекуперации энергии Berner Tricoil на крыше Центра экологически безопасных ландшафтов в Питтсбурге, штат Пенсильвания

Регенерация энергии включает в себя любую технике или способ минимизации ввода энергии к общей системе по обмену энергии от одной подсистемы общей системы с другой. Энергия может быть в любой форме в любой подсистеме, но большинство систем рекуперации энергии обмениваются тепловой энергией в явной или скрытой форме.

В некоторых случаях для того, чтобы рекуперация энергии стала практически осуществимой, необходимо использование вспомогательной технологии, будь то дневное накопление тепловой энергии или сезонное накопление тепловой энергии (STES, позволяющее хранить тепло или холод между разными сезонами). Одним из примеров является отработанное тепло от оборудования для кондиционирования воздуха, которое хранится в буферном баке для обогрева в ночное время . Другой пример - это приложение STES на литейном заводе в Швеции. Отработанное тепло утилизируется и накапливается в большой массе естественной коренной породы, пронизанной группой из 140 скважин (диаметром 155 мм), оборудованных теплообменником, глубиной 150 м. Этот склад используется для обогрева соседнего завода по мере необходимости, даже спустя месяцы. [1]Примером использования STES для восстановления и использования естественного тепла, которое в противном случае было бы потрачено впустую, является сообщество Drake Landing Solar Community в Альберте , Канада. Сообщество использует группу скважин в скальной породе для межсезонного накопления тепла, и это позволяет получать 97 процентов круглогодичного отопления помещений от солнечных тепловых коллекторов на крышах гаражей. [2] [3] Еще одно применение STES - восстановление холода зимой путем циркуляции воды через сухую градирню и ее использования для охлаждения глубокого водоносного горизонта или группы скважин. Позже холод возвращается из хранилища для летнего кондиционирования воздуха. [4] При коэффициенте полезного действия (COP) от 20 до 40 этот метод охлаждения может быть в десять раз эффективнее обычного кондиционирования воздуха. [5]

Принцип [ править ]

Обычно этот принцип применяется в системах, в которых имеется поток выхлопных газов или поток отходов, который передается из системы в окружающую среду. Часть энергии в этом потоке материала (часто газообразном или жидком ) может передаваться потоку подпиточного или входящего материала. Этот входной массовый поток часто исходит из окружающей среды системы, которая в условиях окружающей среды имеет более низкую температуру, чем поток отходов . Такой перепад температур обеспечивает передачу теплаи, таким образом, передача энергии или, в данном случае, восстановление. Тепловая энергия часто извлекает из жидких или газообразных потоков отходов в свежий макияже воздуха и воды потребление в зданиях , такие как для HVAC систем или технологических систем.

Системный подход [ править ]

Потребление энергии - ключевая часть большинства видов деятельности человека. Это потребление включает преобразование одной энергетической системы в другую , например: преобразование механической энергии в электрическую, которая затем может приводить в действие компьютеры, свет, двигатели и т. Д. Входная энергия продвигает работу и в основном преобразуется в тепло или следует за продуктом в процесс как выходная энергия. Системы рекуперации энергии собирают выходную мощность и предоставляют ее в качестве входной мощности для того же или другого процесса.

Система рекуперации энергии закроет этот энергетический цикл, чтобы предотвратить возвращение входящей мощности обратно в природу и, скорее, использовать ее в других формах желаемой работы.

Примеры [ править ]

  • Рекуперация тепла реализована в таких источниках тепла, как, например, сталелитейный завод . Нагретая охлаждающая вода из технологического процесса продается для отопления домов, магазинов и офисов в окрестностях.
  • Рекуперативное торможение используется в электромобилях, поездах, тяжелых кранах и т. Д., Где энергия, потребляемая при повышении потенциала, возвращается поставщику электроэнергии при высвобождении.
  • Системы активного снижения давления, в которых перепад давления в потоке жидкости под давлением восстанавливается, а не преобразуется в тепло в редукционном клапане и сбрасывается.
  • Вентиляция с рекуперацией энергии
  • Переработка энергии
  • Рециркуляция тепла воды
  • Вентиляция с рекуперацией тепла
  • Парогенератор-утилизатор
  • Циклонный двигатель на утилизаторе [6]
  • Водородный турбодетандер-генератор
  • Тепловой диод
  • Термический окислитель
  • Термоэлектрические модули
  • Установки утилизации отходящего тепла

Electric Turbo Compound (ETC) [ править ]

Electric Turbo Compound (ETC) в разрезе
Основная статья: Электрический турбо состав

Electric Turbo Compounding (ETC) - это технологическое решение проблемы повышения топливной эффективности газовых и дизельных двигателей за счет утилизации отработанной энергии из выхлопных газов.

Воздействие на окружающую среду [ править ]

Существует большой потенциал рекуперации энергии в компактных системах, таких как крупные промышленные предприятия и коммунальные предприятия. Вместе с энергосбережением должно быть возможно резко сократить мировое потребление энергии . Результатом этого будет:

  • Уменьшение количества угольных электростанций
  • Уменьшение количества взвешенных в воздухе частиц, NOx и CO2 - улучшение качества воздуха
  • Замедление или уменьшение изменения климата
  • Снижение счетов за топливо на транспорте
  • Более длительная доступность сырой нефти
  • Смена отраслей и экономики полностью не изучена

В 2008 году Том Кастен , председатель Recycled Energy Development , сказал: « Мы думаем, что мы могли бы производить от 19 до 20 процентов электроэнергии в США за счет тепла, которое в настоящее время выбрасывается промышленностью » [7].

Исследование Министерства энергетики 2007 года показало, что потенциал комбинированного производства тепла и электроэнергии (который использует рекуперацию энергии) в США составляет 135 000 мегаватт [8], а исследование Национальной лаборатории Лоуренса Беркли выявило около 64 000 мегаватт, которые могут быть получены из промышленных отходов. не считая ТЭЦ. [9] Эти исследования показывают, что около 200 000 мегаватт, или 20% от общей мощности, может быть получено за счет рециркуляции энергии в США. Таким образом, повсеместное использование рециркуляции энергии могло бы сократить выбросы глобального потепления примерно на 20 процентов. [10] Действительно, по состоянию на 2005 год около 42% выбросов парниковых газов в США было связано с производством электроэнергии и 27% - с производством тепла.[11] [12]

Однако трудно количественно оценить воздействие на окружающую среду внедрения глобальной системы рекуперации энергии в некоторых секторах. Основными препятствиями являются: [ необходима цитата ]

  • Отсутствие эффективных технологий для частных домов. Системы рекуперации тепла в частных домах могут иметь КПД не более 30%. Возможно, более реалистично будет использовать энергосбережение, например, теплоизоляцию или улучшенные здания. Многие области больше зависят от принудительного охлаждения, а система отвода тепла из жилых помещений для других целей не является широко доступной.
  • Неэффективная инфраструктура. В частности, для рекуперации тепла требуется небольшое расстояние от производителя до потребителя. Решением может быть перемещение крупного потребителя к производителю. У этого могут быть другие осложнения.
  • Транспортный сектор не готов. Поскольку транспортный сектор использует около 20% энергии, большая часть энергии уходит на преодоление силы тяжести и трения. Электромобили с рекуперативным торможением кажутся лучшим кандидатом для рекуперации энергии. Ветряные системы на кораблях находятся в стадии разработки. В этой области известно очень мало работ об авиаперевозках .

См. Также [ править ]

  • Эффективное использование энергии
  • Энергосбережение
  • DWEER
  • Список проектов накопителей энергии
  • Механическая рекомпрессия пара
  • Щипковый анализ

Ссылки [ править ]

  1. ^ Андерссон, O .; Хэгг, М. (2008), «Результат 10 - Швеция - Эскизный проект сезонного накопителя тепла для ITT Flygt, Эммабода, Швеция» [ постоянная мертвая ссылка ] , IGEIA - Интеграция геотермальной энергии в промышленные приложения, стр. 38–56 и 72–76, получено 21 апреля 2013 г.
  2. ↑ Вонг, Билл (28 июня 2011 г.), «Drake Landing Solar Community». Архивировано 4 марта 2016 г. на Wayback Machine , Конференция IDEA / CDEA District Energy / CHP 2011, Торонто, стр. 1–30, получено 21 апреля 2013 г.
  3. ^ Вонг Б., Торнтон Дж. (2013). Интеграция солнечных и тепловых насосов. Цех возобновляемого тепла.
  4. ^ Паксой, H .; Стайлз, Л. (2009), «Система холодного хранения тепловой энергии водоносного горизонта в колледже Ричарда Стоктона». Архивировано 12 января 2014 года в Wayback Machine , Effstock 2009 (11-я Международная конференция) - Хранение тепловой энергии для повышения эффективности и устойчивости, Стокгольм.
  5. ^ Виллемсен, Г. 1998. Геотермальные тепловые насосы с открытым контуром в США и холодные хранилища водоносных горизонтов в Нидерландах - сходства и различия. Вторая Стоктонская международная геотермальная конференция. 16 и 17 марта 1998 г.
  6. ^ Веб-сайт Cyclone Power Technologies
  7. ^ "Рециркуляция" энергии увидела экономию денег компаний . Дэвид Шапер. 22 мая 2008 г. Утреннее издание . Национальное общественное радио .
  8. ^ Брюс Хедман, Энергетический и экологический анализ / USCHPA, «Комбинированное производство тепла и электроэнергии и рекуперация тепла как варианты повышения энергоэффективности», брифинг для сенатского собрания по возобновляемым источникам энергии, 10 сентября 2007 г., Вашингтон, округ Колумбия.
  9. ^ «Чистые энергетические технологии: предварительная инвентаризация потенциала для производства электроэнергии, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, 4/05» (PDF) .
  10. ^ "Управление энергетической информации, Существующие мощности по источникам энергии, 2006" .
  11. ^ «Инвентаризация выбросов и стоков парниковых газов в США» . Агентство по охране окружающей среды США . Архивировано из оригинала на 2011-12-18.
  12. ^ "Выбросы парниковых газов в Соединенных Штатах 2005" . Управление энергетической информации США .

Внешние ссылки [ править ]

  • Рекуперация тепла: руководство по ключевым системам и приложениям - Carbon Trust
  • Восстановление энергетических ресурсов - Национальная лаборатория Айдахо
  • Рекуперация энергии при сжигании твердых бытовых отходов - EPA
  • 26 финансируемых проектов: методы рекуперации энергии, изученные с помощью грантов для студентов ASHRAE
  • Рекуперация тепла в промышленности