Metody magazynowania energii - przegląd dostępnych technik

• Autorzy: Durczak Karolina , Spik Zenon , Zawada Bernard

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2019.6.3

Warianty tytułu

EN

Energy Storage Methods - Overview of Available Techniques

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Uwzględniając dążenia do zwiększenia stopnia wykorzystania dostępnych zasobów energii (naturalnych, jak i wytworzonych przez człowieka), magazyny energii stanowią przedmiot wielu badań i innowatorskich rozwiązań dostosowanych do wielkości magazynu (np. domowy, lokalny), formy energii (np. ciepło, chłód, energia elektryczna) oraz innych uwarunkowań (np. ukształtowanie terenu). W artykule przedstawiono różne metody magazynowania energii, w małych i dużych zasobnikach (instalacje domowe, sieć elektroenergetyczna) oraz krótko- i długoterminowych (dni, miesiące, lata). Opisane metody wykorzystują zarówno układy mechaniczne oraz magnetyczne, jak i naturalne zasoby biologiczne, reakcje chemiczne. Największą grupę metod, najlepiej dostosowanych do wykorzystania w budownictwie, stanowią metody termiczne, których podstawą są zmiany temperatury i stanu skupienia czynników magazynujących ciepło. Na podstawie przeprowadzonej analizy można stwierdzić, że metody magazynowania energii umożliwiają zmniejszenie energochłonności procesów. W celu uzyskania optymalnej sprawności procesu należy dostosować wybraną metodę do dostępnych zasobów. Ze względu na skalę dostępności ciepła oraz stosunkowo mało skomplikowane układy, termiczne magazynowanie energii jest metodą najbardziej powszechną i możliwą do wykorzystania praktycznie we wszystkich rodzajach instalacji.

EN

Considering the tendency to use as much as possible available resources (natural and man-made), energy stores are the subject of many research and innovative solutions adapted to the scale of the magazine (eg home, local), energy forms (eg heat, cold , electricity) and available resources (eg terrain). The article presents different methods of energy storage, which allow its collection in small and large scale (home installations, power grid), short and long-term (days, months, years). Presented methods use both mechanical and magnetic systems as well as natural biological resources and chemical reactions. The widest group of methods, best suited for use in construction, are thermal methods based on the change of temperature and the physical state of the heat storage medium. On the basis of the analysis, it should be stated that energy storage methods significantly reduce the energy consumption of processes. In order to get the biggest efficiency, adjusted the chosen method to the available resources, is needed. Due to the scale of availability of heat and relatively low complexity, thermal energy storage is the most common area and possible to use in practically all installation areas.

Słowa kluczowe

PL

magazynowanie energii; materiały zmiennofazowe; ciepło jawne; ciepło utajone

EN

energy storage; phase change materials; sensible heat; latent heat

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 50, nr 6
• Strony: 223--228
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Durczak Karolina

• Zakład Klimatyzacji i Orzewnictwa, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska, Warszawa, Polska

autor

Spik Zenon

• Zakład Klimatyzacji i Orzewnictwa, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska, Warszawa, Polska

autor

Zawada Bernard

• Zakład Klimatyzacji i Orzewnictwa, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska, Warszawa, Polska

Bibliografia

• [1] Alawadhi E.M. 2012. "Using phasechange materials in window shutter to reduce the solar heat gain". Energy and Buildings. Vol. 47: 421-429.
• [2] Alqallaf H.J., E.M. Alawadhi. 2013. "Concrete roof with cylindrical holes containing PCM to reduce the heat gain". Energy and Buildings. Vol. 61: 73-80.
• [3] Amiryar M. E., K. R. Pullen. 2017. "A review of flywheel energy storage systems technologies and their applications". Applied sciences. Vol. 7 (3).
• [4] Amrouche S. O., D. Rekioua, T. Rekioua, S. Bacha. 2016. "Overwiew of energy storage in renewable energy systems". International Journal Of Hydrogen Energy. Vol. 41: 20914-20927.
• [5] Arteconi A., N.J. Hewitt, F. Polonara. 2012. "State of the art of thermal storage for demand-side management". Applied Energy. Vol. 93: 371-389.
• [6] Bloemendal M., T. Olsthoorn, F. Boons. 2014. "How to achieve optimal and sustainable use of the subsurface for Aquifer Thermak Energy Storage". Energy Policy. Vol. 66: 104-114.
• [7] Cabeza L.F., C. Castellon, M. Nogues, M. Medarno, R. Leppers, O. Zubillaga. 2007. "Use of microencapsulated PCM in concreto walls for Energy savings". Energy and Buildings. Vol. 39: 113-119.
• [8] Chen H., T. N. Cong, W. Yang, C. Tan, Y. Li, Y. Ding. 2009. "Progress in electrical energy storage systems: A critical review". Progreee in Natural Science. Vol. 19: 291-312.
• [9] Dincer I., M. A. Rosen. 2011. “Thermal energy storage: systems and applications", Chihester, West Sussex, U.K.: John Wiley & Sons Ltd.
• [10] Domański R., M. Jaworski, M. Rebow. 1995. “Thermal energy storage problems", Biuletyn Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Warszawaskiej, Nr 79: 233-234.
• [11] Domański R., J. R. Moszyński. 1983. "Możliwości i problemy magazynowania energii cieplnej". Biuletyn Informacyjny Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej. Nr 62: 32.
• [12] Elmegaard B., W. B. Markussen. 2011. "Efficiency of compressed air energy storage", The 24th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems, Technical University of Denmark.
• [13] Evola G., L. Marletta, F. Sicurella. 2013. "A methodology for investigating the effectiveness of PCM wallboarda for summer thermal comfort in buildings". Energy and Environment. Vol.59: 517-527.
• [14] Faninger G., P.D. Lund. 1998. " Thermal Energy Storage", Helsinki University of Technology, Advanced Energy Systems; FIN-02150 Espoo, Finland Proceedings of 5th International Summer School Solar Energy 1998, University of Klagenfurt, July 1998. Published by iff, University of Klagenfurt.
• [15] Farid M. M., A. M. Khudhair, S. A. K. Razack, S. Al-Hallaj. 2004. "A review on phase change energy storage: materials and applications". Energy Conversion and Management. Vol. 45:1597.
• [16] Fthenakis V. 2008. "Compresed Air Energy Storage (CAES) Scoping Workshop", NYSERDA/Columbia University, str. 51.
• [17] Gajda D., J. Sosnowski. 2006. "Wybrane konstrukcje elektromagnesów nadprzewodnikowych". Prace Instytutu Elektrotechniki. Z. 226: 115-116.
• [18] Kougias I., S. Szabo. 2017. "Pumped hydroelectric storage utilization assessment: Forerunner of renewable energy integration or Trojan horse?". Energy. Vol.140: 318-329.
• [19] Olsen J., K. Paasch, B. Lessen, Ch. T. Veje. 2015. " A new principle for underground pumped hydroelectric storage". Journal of Energy Storage. Vol. 2: 54-63.
• [20] Pujades E., T. Willems, S. Bodeux, P. Orban, A. Dassargues. 2016. "Underground pumped storage hydroelectricity using abandoned works (deep mines or open pits) and the impact on groundwater flow", Hydrogeology Journal, Vol. 24, issue 6:1531-1546.
• [21] Schoenung S. M., J. M. Eyer, J. J. Iannucci, S. A. Horgan. 1996. "Energy storage for competitive Power market", Annu. Rev. Energy Environ, Vol. 21:347-70.
• [22] Srinivasan J. 1993. "Solar pond technology". Sadhana, Nr 18, część 1, str. 7.
• [23] Wagner L. 2007. "Overview of energy storage methoods". MORA associated. str. 5.
• [24] Wang J., K. Lu, L. Ma, J. Wang, M. Dooner, S. Miao, J. Li, D. Wang. 2017. "Overview of compressed air energy storage and technology development". Energies. Vol. 10 (7).
• [25] www.creighton.edu

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).