Устойчивая выработка электроэнергии из низкотемпературных источников

Низкотемпературное тепло в виде отработанного тепла от промышленных или геотермальных электростанций предлагает большой потенциал для устойчивого и учитывающего индивидуальные потребности энергоснабжения.

Модульный низкотемпературный цикл Карлсруэ (MoNiKa), единственная исследовательская установка такого рода в Европе, в настоящее время введена в эксплуатацию в Технологическом институте Карлсруэ (KIT). Работы направлены на повышение эффективности и экологичности преобразования избыточного тепла в электрическую энергию посредством органического цикла Ренкина (ORC).

Органический цикл Ренкина

В последние годы для эффективного производства электроэнергии с низким выбросом CO2 в атмосферу все большее значение приобретает низкотемпературное тепло. "Вместо того, чтобы выделять избыточное тепло в окружающую среду, имеет смысл использовать его и производить из него электроэнергию", - говорит доктор Дитмар Кун, руководитель инженерной группы по энергетике и процессам Института технологии и безопасности тепловой энергии (ITES) KIT. Так называемые установки ORC используются для преобразования тепла с температурой ниже 200°C в электричество для частных домов. Эти установки основаны на органическом цикле Ренкина - процессе, названном в честь британского основателя термодинамики Уильяма Джона Маккорна Ренкина, и в основном используются на геотермальных электростанциях.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Это - жидкостно-паровой цикл, в котором жидкость циркулирует и нагревается при повышении давления до тех пор, пока она не испарится. Горячий пар передается в турбину, которая снижает давление и температуру и преобразует ее в кинетическую энергию и электричество. Температура кипения воды под давлением составляет несколько сотен градусов. Это намного выше, чем то, что может быть подано низкотемпературным источником, таким как геотермальное тепло. По этой причине в процессе ORC в качестве рабочей среды используются другие жидкости, в отличие от электростанции, работающей на угле. В MoNiKa специалисты работают с пропаном, который характеризуется очень низким потенциалом глобального потепления, в то время как его производительность высокая.

До сих пор эффективность или выработка электроэнергии от избыточного тепла на установках ORC находилась в диапазоне от 10 до 15 %. В настоящее время исследователи KIT хотят разработать новые стратегии по повышению эффективности объектов ORC и сокращению их выбросов CO2 в атмосферу. " MoNiKa - это научно-исследовательский центр новейшего поколения. Это единственный в своем роде объект в Европе", - говорит Кун. В отличие от большинства электростанций ORC, паровой цикл MoNiKa работает сверхкритично. Что касается температуры, давления и плотности, то превышается так называемая критическая точка, при которой газ становится жидким и наоборот. Фазовые переходы становятся плавными. "В результате выход электроэнергии может быть увеличен на 20-30 процентов", - говорит Кун.

Модульная установка включает в себя нагревательную установку, имитирующую источник низкотемпературного тепла. Многочисленные датчики измеряют температуру, давление и скорость потока для сравнения эксплуатационных данных с модельными расчетами для улучшения качества проектирования. На этой основе исследователи планируют проанализировать и оптимизировать основные компоненты, такие как теплообменник или инновационный гибридный конденсатор, для повышения их энергоэффективности и совместимости с окружающей средой. Работа также направлена на уменьшение или предотвращение потерь в цикле. опубликовано econet.ru по материалам uk.motor1.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet