Efektywność energetyczna adiabatycznych oraz izotermicznych układów CAES

• Autorzy: Kotowicz Janusz , Kwiatek Bartosz , Brzęczek Mateusz

Warianty tytułu

EN

Energy efficiency of the adiabatic and isothermal CAES systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niniejszy artykuł poświęcony został analizie wpływu wybranych parametrów na efektywność termodynamiczną systemów magazynowania energii w sprężonym powietrzu. Rozpatrzone zostały różne struktury układu CAES (ang. Compressed Air Energy Storage) typu adiabatycznego przy wykorzystaniu akumulacji ciepła w oleju termalnym oraz układ z realizacją niemal izotermicznego procesu sprężania i rozprężania. W artykule zaprezentowane zostały struktury analizowanych instalacji magazynowania energii, wykorzystane założenia oraz rezultaty analizy. Na potrzeby obliczeń zastosowano model gazu rzeczywistego, a uzyskane wyniki posłużyły do wyznaczenia charakterystyk efektywności energetycznej. Określono między innymi wpływ ciśnienia magazynowania powietrza oraz względnych strat ciśnienia w obrębie wymienników ciepła na sprawność układów. Analizy dowiodły możliwości uzyskania sprawności ponad 70% dla układów adiabatycznych oraz 65,6% dla układów izotermicznych przy pominięciu strat ciśnienia. Wykazano jednak istotny ich wpływ na sprawność – w skrajnym przypadku straty te mogą ograniczyć sprawność instalacji izotermicznej niemal o 26,5 punktów procentowych.

EN

This article is devoted to the analysis of the impact of selected parameters on the thermodynamic efficiency of compressed air energy storage systems. Various structures of adiabatic CAES (Compressed Air Energy Storage) plant with thermal energy storage using thermal oil and a system with near isothermal compression and expansion process were analyzed. This paper presents the structures of the analyzed energy storage systems, adopted assumptions and results of the conducted analysis. Calculations were based on the real gas model and obtained results were further used to plot the energy efficiency characteristics. Among other things, the influence of the air storage pressure and the relative pressure loss within the heat exchangers on system efficiency were taken into account and determined. Analyzes have shown the possibility of achieving over 70% efficiency for adiabatic system and 65.6% for isothermal system while assuming that pressure losses are neglected. However, their significant impact on efficiency has been observed – in an extreme case, these losses can lead to reduction of the isothermal installation efficiency by almost 26.5 percentage points.

Słowa kluczowe

PL

magazynowanie energii; CAES; efektywność energetyczna; analiza termodynamiczna

EN

energy storage; CAES; energy efficiency; thermodynamic analysis

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2019
• Tom: Nr 1
• Strony: 74--81
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kotowicz Janusz

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

autor

Kwiatek Bartosz

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

autor

Brzęczek Mateusz

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Badyda K., Milewski J.: Elektrownie CAES – możliwość akumulacji energii oraz współpracy ze źródłami odnawialnymi, Instal (2), 2010, s. 58-65.
• [2] Gay F.W.: Means for Storing Fluids for Power Generation. US Patent 2,433,896, 1948.
• [3] Ustawa z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii (Dz.U. 2015 poz. 478).
• [4] IEC, Electrical Energy Storage. Dostępny pod adresem: http://www.iec.ch/whitepaper/energystorage/, [Data uzyskania dostępu: 02.02.2018].
• [5] Crotogino F., Mohmeyer K.U., Sharf R.: Huntorf CAES: More Than 20 Years of Successful Operation, Spring 2001 Meeting, 2001, Orlando, s. 1-6.
• [6] Budt M., Wolf D., Span R.: Modeling a Low-temperature Compressed Air Energy Storage with Modelica, Proceedings of the 9-th International Modelica Conference, 2012, Monachium, s. 791-799.
• [7] Budt M., Wolf D., Span R., Yan J.: A Review on Compressed Air Energy Storage: Basic Principles, Past Milestones and Recent Developments, Applied Energy (170), 2016, s. 250-268.
• [8] DNV KEMA Energy & Sustainability: Final Report: Systems Analyses Power to Gas – a Technology Review, Groningen, 2013.
• [9] Wang J., Lu K., Ma L., Wang J., Dooner M., Miao S., Li J., Wang D.: Overview of Compressed Air Energy Storage and Technology Development, Energies (10), 2017, s. 1-22.
• [10] Skorek J., Banasiak K.: Thermodynamic aspect of the compressed air-energy storage system performance, Inżynieria Chemiczna i Procesowa (27), 2006, s. 187-200.
• [11] ISO 2314:2009 Standard: Gas turbines–Acceptance tests.
• [12] Chmielniak T., Lepszy S., Czaja D.: Instalacje Turbiny Gazowej w Energetyce i Przemyśle. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2015.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).