Восстановление энергии
 | Эта статья нуждается в дополнительных ссылок для проверки . ( май 2008 г. ) |
Рекуперация энергии включает любую технику или метод минимизации поступления энергии в общую систему путем обмена энергией из одной подсистемы общей системы с другой. Энергия может находиться в любой форме в любой подсистеме, но большинство систем рекуперации энергии обменивают тепловую энергию либо в явной , либо в скрытой форме.
использование соответствующей технологии, либо ежедневного хранения тепловой энергии , либо сезонного хранения тепловой энергии В некоторых обстоятельствах для того, чтобы сделать рекуперацию энергии практически осуществимой, необходимо (STES, которая позволяет хранить тепло или холод между противоположными сезонами). Одним из примеров является отходящее тепло от оборудования для кондиционирования воздуха , хранящееся в буферном резервуаре для обогрева в ночное время .
Принцип [ править ]
Обычно этот принцип применяется в системах, в которых есть поток выхлопных газов или поток отходов , который переносится из системы в окружающую среду. Некоторая часть энергии в этом потоке материала (часто газообразного или жидкого ) может передаваться потоку подпиточного или входного материала. Этот входной массовый поток часто поступает из окружающей среды системы, которая, находясь в условиях окружающей среды, имеет более низкую температуру, чем поток отходов . Эта разница температур обеспечивает передачу тепла и, следовательно, передачу энергии или, в данном случае, рекуперацию. Тепловая энергия часто восстанавливается из потоков жидких или газообразных отходов в свежего воздухозаборники воздуха и воды в зданиях , например, для систем отопления, вентиляции и кондиционирования или технологических систем.
Системный подход [ править ]
Потребление энергии является ключевой частью большинства видов деятельности человека. Это потребление включает преобразование одной энергетической системы в другую , например: Преобразование механической энергии в электрическую, которая затем может питать компьютеры, освещение, двигатели и т. д. Входная энергия приводит в движение 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 попадание входной энергии обратно в природу и ее использование в других формах желаемой работы.
Примеры [ править ]
- Рекуперация тепла реализована в источниках тепла, таких как, например, сталелитейный завод . Нагретая охлаждающая вода, полученная в процессе, продается для отопления домов, магазинов и офисов на прилегающей территории.
- Регенеративное торможение используется в электромобилях, поездах, тяжелых кранах и т. д., где энергия, потребляемая при повышении потенциала, при отпускании возвращается поставщику электроэнергии.
- Системы активного снижения давления, в которых дифференциальное давление 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-утилизатор [1]
- Водородный турбодетандер-генератор
- Термический диод
- Термический окислитель
- Термоэлектрические модули
- Установки рекуперации отходящего тепла
Электрический турбокомпаунд (ETC) [ править ]
Electric Turbo Compounding (ETC) — это технологическое решение проблемы повышения топливной эффективности газовых и дизельных двигателей за счет рекуперации ненужной энергии из выхлопных газов.
СТС [ править ]
- На литейном заводе в Швеции отходящее тепло рекуперируется и хранится в большой массе естественной коренной породы, через которую проходит группа из 140 скважин с теплообменниками (диаметром 155 мм) и глубиной 150 метров. Этот резервуар используется для отопления соседнего завода по мере необходимости, даже спустя месяцы. [2]
- Солнечное сообщество Drake Landing в Альберте , Канада, использует STES для восстановления и использования природного тепла, которое в противном случае было бы потрачено впустую. Местные жители используют группу скважин в скальных породах для межсезонного хранения тепла, и это позволяет получать 97 процентов круглогодичного обогрева помещений за счет солнечных тепловых коллекторов на крышах гаражей. [3] [4]
- Холодные зимние температуры можно восстановить, циркулируя воду через сухую градирню и используя ее для охлаждения глубокого водоносного горизонта или кластера скважин. Позже холод извлекается из хранилища для летнего кондиционирования. [5] Имея коэффициент полезного действия (COP) от 20 до 40, этот метод охлаждения может быть в десять раз более эффективным, чем обычное кондиционирование воздуха. [6]
Воздействие на окружающую среду
Существует большой потенциал рекуперации энергии в компактных системах, таких как крупные предприятия и коммунальные предприятия. Вместе с энергосбережением появится возможность резко сократить мировое потребление энергии . Тогда эффект от этого будет:
- Сокращение количества угольных электростанций
- Снижение содержания частиц в воздухе, NO x и CO 2 – улучшение качества воздуха
- Замедление или уменьшение изменения климата
- Снижение расходов на топливо на транспорте
- Увеличение доступности сырой нефти
- Изменение отраслей и экономики полностью не исследовано
В 2008 году Том Кастен , председатель Recycled Energy Development , заявил: « Мы думаем, что могли бы производить от 19 до 20 процентов электроэнергии в США за счет тепла, которое в настоящее время выбрасывается промышленностью » . [7]
Исследование Министерства энергетики, проведенное в 2007 году, выявило потенциал производства 135 000 мегаватт комбинированной тепловой и электрической энергии (с использованием рекуперации энергии) в США. [8] а исследование Национальной лаборатории Лоуренса Беркли выявило около 64 000 мегаватт, которые можно получить из промышленных отходов, не считая ТЭЦ. [9] Эти исследования показывают, что около 200 000 мегаватт, или 20% общей мощности, может быть получено за счет переработки энергии в США. Таким образом, широкое использование переработки энергии может сократить выбросы, вызывающие глобальное потепление, примерно на 20 процентов. [10] Действительно, по состоянию на 2005 год около 42% выбросов парниковых газов в США приходилось на производство электроэнергии и 27% на производство тепла. [11] [12]
Трудно количественно оценить воздействие на окружающую среду внедрения глобального восстановления энергии в некоторых секторах. Основными препятствиями являются: [ нужна цитата ]
- Отсутствие эффективных технологий для частных домов. Системы рекуперации тепла в частных домах могут иметь эффективность до 30% и менее. Возможно, более реалистичным будет использовать энергосбережение, например, теплоизоляцию или улучшение зданий. Многие районы в большей степени зависят от принудительного охлаждения, а система отвода тепла из жилищ для использования в других целях не имеет широкого распространения.
- Неэффективная инфраструктура. В частности, для того чтобы рекуперация тепла была жизнеспособной, необходимо, чтобы она находилась на небольшом расстоянии от производителя к потребителю. Решением может стать перемещение крупного потребителя поближе к производителю. Это может иметь другие осложнения.
- Транспортный сектор не готов. Поскольку транспортный сектор использует около 20% энергоресурсов, большая часть энергии тратится на преодоление гравитации и трения. Электромобили с рекуперативным торможением кажутся лучшим кандидатом на рекуперацию энергии. Ветровые системы на судах находятся в стадии разработки. очень мало работ об авиационной отрасли . В этой области известно
См. также [ править ]
- Эффективное использование энергии
- Энергосбережение
- Переработка энергии
- ДВИР
- Список проектов по хранению энергии
- Механическая рекомпрессия пара
- Пинч-анализ
- Преобразование отходов в энергию
Ссылки [ править ]
- ^ Веб-сайт Cyclone Power Technologies
- ^ Андерссон, О.; Хэгг, М. (2008), «Результат 10 – Швеция – Предварительный проект сезонного хранилища тепла для ITT Flygt, Эммабода, Швеция» , IGEIA – Интеграция геотермальной энергии в промышленные применения, стр. 38–56 и 72–76, получено 21 апреля 2013 г.
- ↑ Вонг, Билл (28 июня 2011 г.), «Солнечное сообщество Drake Landing». Архивировано 4 марта 2016 г. на Wayback Machine , Конференция IDEA/CDEA District Energy/CHP 2011, Торонто, стр. 1–30, получено 21 апреля 2013 г.
- ^ Вонг Б., Торнтон Дж. (2013). Интеграция солнечных и тепловых насосов. Архивировано 15 октября 2013 г. в мастерской по возобновляемым источникам тепла Wayback Machine .
- ^ Паксой, Х.; Стайлз, Л. (2009 г.), «Система холодного хранения тепловой энергии водоносного горизонта в колледже Ричарда Стоктона». Архивировано 12 января 2014 г. в Wayback Machine , Effstock 2009 (11-е международное мероприятие) - Хранение тепловой энергии для эффективности и устойчивости, Стокгольм.
- ^ Виллемсен, Г. 1998. Системы геотермальных тепловых насосов с разомкнутым контуром в США и холодильные хранилища водоносных горизонтов в Нидерландах – сходства и различия. Вторая Стоктонская международная геотермальная конференция. 16 и 17 марта 1998 г.
- ^ «Переработка» энергии экономит деньги компаний . Дэвид Шапер. 22 мая 2008 г. Утренний выпуск . Национальное общественное радио .
- ^ Брюс Хедман, Анализ энергетики и окружающей среды / USCHPA, «Комбинированное производство тепла и электроэнергии и рекуперация тепла как варианты энергоэффективности», Брифинг для сенатского собрания по возобновляемым источникам энергии, 10 сентября 2007 г., Вашингтон, округ Колумбия.
- ^ «Чистые энергетические технологии: предварительная инвентаризация потенциала производства электроэнергии, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, 4/05» (PDF) .
- ^ «Управление энергетической информации, существующие мощности по источникам энергии, 2006 г.» .
- ^ «Инвентаризация выбросов и поглотителей парниковых газов в США» . Агентство по охране окружающей среды США . Архивировано из оригинала 18 декабря 2011 г.
- ^ «Выбросы парниковых газов в США, 2005 г.» . Управление энергетической информации США .
Внешние ссылки [ править ]
- Рекуперация энергии при сжигании твердых бытовых отходов – EPA
- Профинансировано 26 проектов: изучение методов рекуперации энергии за счет грантов бакалавриата ASHRAE
- Рекуперация тепла в промышленности
