Bateria termochemiczna pomoże w redukcji zużycia energii elektrycznej

Holenderscy badacze przeprowadzili analizę wykorzystania kolektorów słonecznych i systemu magazynowania energii cieplnej za pośrednictwem baterii termochemicznej. Wyniki ich badań pokazują, że tego typu rozwiązania pomagają znacząco zredukować zużycie energii potrzebnej do ogrzania budynków.

Grupa badaczy z Holandii wskazuje na rosnący problem między relacją popytowo-podażową w odniesieniu do energii. Dotyczy to zwłaszcza wykorzystania odnawialnych źródeł energii, których profil produkcji jest uzależniony w dużej mierze od warunków pogodowych.

W związku z potrzebą łagodzenia tego niedopasowania rośnie popyt na wszelkiego rodzaju magazyny energii (zarówno energii elektrycznej, jak i energii cieplnej). O ile technologie magazynów energii elektrycznej w ostatnich latach zostały znacząco rozwinięte, a poziom ich wykorzystania w gospodarstwach domowych stale wzrasta, o tyle termochemiczne magazynowanie ciepła wciąż rozwija się powoli.

REKLAMA

Typowym przypadkiem zastosowania technologii magazynowania energii cieplnej w jednorodzinnych budynkach jest wykorzystywanie zbiorników na wodę. Zdaniem naukowców z Holandii powinno to ulec zmianie chociażby z uwagi na większy potencjał gęstości energii, znikome straty i stosunkowo niskie koszty wdrożenia termochemicznych systemów magazynowania ciepła.

Termochemia na bazie węglanu potasu

W ramach swojej pracy naukowcy z politechniki w Eindhoven w Holandii opracowali i ocenili na podstawie pomiarów termochemiczny system magazynowania energii oparty na węglanie potasu. To jeden z najbardziej obiecujących materiałów w dziedzinie termochemicznego magazynowania ciepła.

Bateria współpracowała z kolektorem słonecznym o powierzchni 8 m2 (źródłem energii cieplnej), powietrzną pompą ciepła (moc cieplna = 12 kW, COP = 4.0) oraz układem mechanicznym napędzanym energią elektryczną. System przetestowano w Eindhoven, w jednym z wyremontowanych mieszkań, które przed remontem ogrzewano za pośrednictwem gazu.

Przy użyciu programu symulacyjnego EnergyPlus i modelu budynku oraz wykorzystaniu informacji z literatury i wyników wcześniejszych badań naukowcy zweryfikowali opracowane modele bazujące m.in. na różnych warunkach pogodowych panujących w Eindhoven i Marsylii. Wyniki porównali z efektami uzyskiwanymi w przypadku magazynów energii cieplnej opartych na zbiornikach wodnych o tej samej pojemności co magazyn termochemiczny (320 litrów).

Nawet 1 MWh mniej

Wspomniany budynek w Eindhoven charakteryzował się średnim zużyciem energii elektrycznej na poziomie 9 MWh. Zaprojektowany przez naukowców system termochemicznego magazynowania energii cieplnej pozwolił zmniejszyć pierwotne zużycie energii elektrycznej (wykorzystywanej zarówno do ogrzewanie pomieszczeń, jak i otrzymania c.w.u.) – w zależności od rozważanego scenariusza – o 0,7-1,0 MWh. Naukowcy ocenili to jako wynik bardzo dobry.

REKLAMA

.

.

Warto wspomnieć, że początkowo zaplanowana pojemność termochemicznej baterii (320 litrów) okazała się zbyt duża, gdyż naukowcy ustalili, że zmniejszanie pojemności termochemicznego magazynu energii do 80 litrów powoduje większą redukcję zużycia energii elektrycznej w przeliczeniu na powierzchnię kolektora. Końcowo ustalili, że optymalny zakres pojemności termochemicznej baterii powinien mieścić się w przedziale 80-160 litrów. Powyżej wspomnianego zakresu ich zdaniem nie warto zwiększać pojemności, chociażby ze względu na ograniczoną dostępność przestrzeni w domach jednorodzinnych.

Wyniki swoich doświadczeń naukowcy opisali w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Journal of Energy Storage”.