Абстрактный:
Концентрирующие солнечные энергетические системы имеют решающее значение для улавливания солнечной энергии. Однако прерывистая природа солнечного света требует эффективных решений для хранения энергии. Термохимические системы хранения энергии на основе аммиака появились как многообещающий вариант, используя солнечную энергию для диссоциации аммиака на водород и азот. Затем эта газообразная смесь используется для экзотермического синтеза аммиака, высвобождая энергию для непрерывного цикла тепловой энергии. Это исследование фокусируется на оптимальной конструкции нового процесса синтеза аммиака, который использует абсорбцию для разделения аммиака вместо конденсации для восстановления солнечной термохимической энергии. Была разработана комплексная первопринципная модель системы, охватывающая синтез и абсорбцию аммиака, теплообмен, сжатие и хранение газа. Была сформулирована задача оптимизации с учетом стандартных материалов и ограничений конструкции, и был использован подход вложенной оптимизации/моделирования для интеграции поведения переходного поглощения с конструкцией стационарного состояния. Результаты обеспечивают оптимальные размеры и рабочие условия для всех технологических установок, минимизируя общие капитальные затраты. Были исследованы различные рабочие давления, выявив минимальные различия между оптимальными результатами. Предлагаемый процесс синтеза аммиака с использованием абсорбента позволяет нагревать сверхкритический пар от 350 до 720 °C, вырабатывая около 40,6 МВт.т с эффективностью разрядки и эксергетической эффективностью около 85 и 25% соответственно. Учитывая, что резервуар для хранения является самым дорогим блоком, он был заменен подземным хранилищем, что привело к уравненной стоимости тепла около 1,6 ¢/кВт·чтРезультаты исследования подчеркивают потенциал использования абсорбции аммиака в термохимической системе хранения энергии на основе аммиака.
Освальдо Андрес-Мартинес, Махди Малмали, Ци Чжан и Продромос Даутидис
