太阳能蓄热技术
太阳能热储存方式

20~50
1.9~2.1 880~885 35.65~83.73 190~210 1.32~1.43 0.4
42~54
2.3~2.6 880~883 76.4~92.67 220~240 1.45~1.54 0.35
/
/ / / ΔT=100℃ 800~900℃ 800~900℃
导热系数(W/m.K) 高温抗压强度(Mpa) 热膨胀系数(×10-6/℃) 抗热震温度(℃) 表面结霜现象
500 0
(1 0 0 ) (1 1 0 ) (2 0 0 ) (1 1 2 ) (2 1 1 ) (2 1 2 )
Q
Q :Q u a rtz C :C ris to b a lite
(1 0 1 )
Q
C
Q QQ
Q
Q
C
20
40
60
80
2 T h e ta (d e g )
主晶相为 石英 少量 方石英
复合定形相变 材料
PCM含量 (wt%)
相变温度 相变焓(J/g) (℃)
石蜡/高密度聚
75
58
160
乙烯
石蜡/SBS
硬脂酸/SiO2
月桂酸-硬脂 酸/SiO2
40-80 9.8-47
56
56-58 81.63-165.2
49-62 25.68-196.8
33.27
92.9
高温储热体
如何充分利用固体显热蓄热材料和潜热蓄热材料两者的优 点,尽量克服两者的不足去开发新型的高性能复合蓄热材料, 是当今蓄热材料研究开发的重点课题。
第三讲:太阳能的热储存
没太阳时(阴雨天、晚上)怎么办?
想办法把阳光充足时的太阳能储存起来, 以供无阳光时使用——这就是太阳能热储 存要讨论的问题。
太阳能热利用中的蓄热问题

热设计与电磁兼容结构设计报告题目:太阳能热利用中的蓄热问题学院:机械电子工程学院学生:冯宇学号:授课老师:王皓太阳能热利用中的蓄热问题摘要:太阳能是理想的可再生能源,通过解决太阳能热利用中的蓄热问题可以大大提高太阳能的利用效率。
根据储热机制的不同,文章介绍了三种太阳能蓄热方式:显热蓄热、潜热蓄热和化学蓄热,并分析了常用蓄热介质的特性,提出了当前太阳能蓄热技术的发展趋势。
关键词:太阳能蓄热技术蓄热介质1 前言随着煤、石油、天然气等传统矿物燃料的大量开采利用,不仅造成了全球性环境污染和生态破坏,而且其对人类生存和发展构成的威胁。
为应对能源危机,世界各国正在积极开展水能、风能、生物质能、太阳能等新型清洁可再生能源的研究工作。
作为一种除风电以外最具竞争力的数量可观、无公害的可再生能源,太阳能日益受到人们的重视,也是21世纪后人类可期待的最有希望的能源。
太阳表面温度高达6000°C,每3天向地球辐射的能量就相当十地球所有矿物燃料能量的总和,其每秒钟辐射的能量相当于500万t煤。
我国地域辽阔,年日照时间大于2000小时的地区约占全国面积的2/3,处于利用太阳能较有利的区域内[1]。
但是太阳能是稀薄的能源,它的地球表面的能源密度极低。
并且太阳辐射热量有季节、昼夜的规律变化,同时还受阴晴云雨等随机因素的强烈影响,故太阳辐射热量具有很大不稳定性[2]。
要利用太阳能,必须要解决太阳能的间隙性和不可靠性问题。
而在太阳能利用系统中设置蓄热装置是解决上述问题的最有效的方法之一。
通过太阳能蓄热系统可以将太阳能多余的热量暂时储存起来,等到没有日照或阴雨天气时再将这部分热量释放出来,保证系统正常运行。
实践证明,蓄热装置对提高太阳能的利用效率具有特别重要的意义。
2 太阳能蓄热技术概述太阳能蓄热主要有两种方式:短期蓄热和长期蓄热。
短期蓄热是太阳能蓄热中一种简单常见的形式,它的充、放热循环周期比较短,最短可以24小时作为一个循环周期。
【科普】太阳能光热与储热

【科普】太阳能光热与储热太阳发出的太阳辐射是地球上所有自然能量的来源。
但是,大多数的太阳辐射会反射回太空。
到达地球表面的辐射只有三部分,即可见光,紫外线和红外辐射。
接收到的太阳辐射中约40-45%位于400至700nm之间的可见光谱中。
在700nm–1mm之间的红外线占最大份额,为50–55%,而在100–400nm之间的紫外线辐射则最小,为5–10%。
(来源:微信公众号“CSPFocus光热发电资讯” ID:cspfocus)近年来,我们越来越善于使用太阳能电池板利用可见光。
但是,我们不能否认,热能仍然是主要的组成部分,而且可能是最古老的能源。
太阳能光热(CSP)系统使用反射镜从入射的红外辐射中收集热能。
光热如何工作?所有太阳能光热(CSP)系统都通过使用多个反射镜阵列将大面积的散射阳光聚焦到热接收器上来工作。
首先,阳光照射到镜子阵列上。
然后,镜子收集阳光并将其反射(重定向)到接收器。
大多数现代反射镜都能跟踪太阳的位置以收集最大量的阳光。
接收器实际上是装满工作流体的管道。
因此,根据反射镜的类型和所使用的流体,工作流体的温度会升高到500度(甚至更高)。
最终,流体流向热能发电系统,在此流体中的热量通过换热产生蒸汽,从而驱动汽轮机发电。
术语“工作流体”是指通过流动传递热量的流体。
图1 –塔式太阳能光热电站图1显示了定日镜将太阳光聚焦在中央接收器上。
光热电站产生的能量实际上可以满足任何需求,特别是在阳光充足的地方。
例如,世界上最大的光热电站集群在摩洛哥。
它的容量为500MW,可为110万摩洛哥人供电。
现有各种各样的光热系统可以利用太阳的热能,常见的集热器技术是:槽式集热器,线性菲涅尔集热器,太阳能塔式集热器,碟式集热器。
储热(TES)系统太阳能的主要缺点是在特定时间段内的不连续性。
例如,遮蔽日光的云层抑制了太阳能的发电。
因此,将太阳能光热电站与储热系统集成在一起是解决此问题的绝妙窍门。
与其他大多数能源系统类似,(过量的)热能在明媚的阳光下存储起来,在太阳强度可忽略或不可用时释放。
跨季节蓄热太阳能供热系统的技术进展

等对 含水 层蓄 热进行 了理 论分 析和 工程 实践 。 0 0 2 0 年 ,德 国第一 个利 用含 水层 蓄热 的C HP S 罗斯 S S在 托 克投 入运行 。该系统 给 18 0 个住 户一( 建筑 面积 总 约7 0m2 00 ),提供 5%的冬 季建 筑供 暖用 热和 生活 O 热 水用 热 。2 0 年 ,该系统 承担 了住户 5%的用热 05 7 量 。该 系统得 含水 层蓄 热 的最 高温 度 限定在 5  ̄ 0C, 不能直 接用 于冬 季建筑 供 暖 。因此配 备有 热泵 ,将 供 暖用 供水温 度和 生活 热水温 度提 高  ̄6 ℃ , J 15 以此 来满足 系 统水温 要求 。 J
种蓄热装置 ,给 出了太阳能供热系统的评价指标 ,总结 了国 内该领域的研 究现 状,提出进一步有 待研究的问题。
【 关键词 】 跨季节蓄热;太阳能:集 中供热 中图分类号 T 8 3 U 3
文 献 标 识码 B
Re e r h o r s n Ce t a o arH e tng Pl nt t a o lS o a e s a c Pr g e so n r lS l a i a swih Se s na t r g
热水蓄热相对于其他三种蓄热方式而言, 具有 单 位体 积热 容量 、流 动性 好 ,存取 热量 较为 快捷 的
特 点 ,因此 ,这 种蓄 能方 式 比较 常 见 。 H S 中 , CS P S 热 水 蓄热装 置一 般为 圆柱 形 , 这种 结构 有助 于减 小 形体 系数 , 以减 小热 损 失 。M a i,等对 地下 圆 I ltT n l6l 柱 形 热水 蓄热装 置 的传热 模型 等进行 了理论分 析 。 在德 国腓 特烈 港建 设 的热水 蓄热 C H s ,蓄热 水 SP s 装 置 容 积 为 100 20m3( 0 高2 m,直 径3m) 。一 期 2 工程 供热 面积 为20 0 ,共有 20m2 热器 ,为 3 0m2 70 集 2 0 住 户 提 供 部 分 生 活 热 水 和 冬 季 供 暖 用 热 8户 20 年 ,二 期 工程投 入 使用 ,增 加 l0 04 1户住 户 ,集 热装 置面 积增  ̄ 15m I3 0 。该系 统运 行前 ,预计 能为
太阳能相变蓄热系统浅析

应用 能源 技 术
4 7
太 阳 能 相 变 蓄 热 系 统浅 析
苏德 权 。王 方 ,王全 福
(. 1 黑龙 江建 筑职 业技 术 学 院热 能 工程技 术 学 院 , 龙 江 哈 尔滨 ,505; 黑 102
2 哈 尔滨 工业 大 学市政 与环境 工程 学院 , . 黑龙 江 哈 尔滨 ,50 0 10 9 )
e p un e haa trsi s f o a e e g a d x o d t c r ce itc o s lr n r y n ph s ta sto h a — trg h a e r iin e tso a e, e pli t e n x an h wo k r
c n l e t e p o l msfc d i he a pi ai n o h y tm n h u t rd v lp n ie to f o cud r b e a e n t p l to ft e s se a d t e f r h c he e eo me td r cin o
ee n so o a n r y a d p a e t n i o e ts r g ,a a y e t e c a a t r t s o e s s m , l me t fs lre e g n h s a s in h a —t a e n lz h r ce s c f t y t r t o h ii h e
到 了越 来越 多 的发 展 与应用 。
无 穷 尽 、 公 害 的干 净 能源 , 是 2 无 也 1世 纪 以后 人 类 最 有希望 的 能源 。然 而 , 阳能 是 一 种具 有 分 太
太阳能热发电高温蓄热技术

能量的释放是通过合成油逆循环流过蓄热罐至蒸汽
发生器来实现的。Solar 0ne蓄热系统具有两个特
点:(1)采用碎石和沙等价格低廉的填充材料代替
昂贵的合成油,降低蓄热系统成本;(2)与双罐式
蓄热系统相比,采用斜温层罐蓄热,省了一个罐的
费用。斜温层罐根据冷、热流体温度不同而密度不
同的原理在罐中建立温跃层,但由于流体的导热和
北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室 ■吴玉庭张丽娜马重芳
一前言
太阳能热发电技术是除风电以外最有经济竞争 力的可再生能源发电技术。太阳能集热器把收集到 的太阳辐射能发送至接收器产生热空气或热蒸汽, 用传统的电力循环来产生电能,具有技术成熟、发 电成本低和容易与化石燃料形成混合发电系统的优 点。太阳能高温蓄热技术是太阳能热发电的关键技
试验电站,如图2所示,SolarOne太阳能试验电站
采用间接式蓄热,系统装置为一圆形储热罐,称之
为斜温层罐,内装有6100t砂石和牌号为Caloria HT-
43的导热油。来自吸热器内的高温蒸汽加热罐内的
导热油,而导热油则在充满碎石和沙子的罐内循环,
利用冷、热流体温度的不同从而在罐中建立起温跃
层,冷流体在罐底部,热流体在罐顶部,蓄热系统
图3 so‰Two电站流程图
四、结论
太阳能高温热发电是除风能外最有前途的发电 方式。不管是槽式太阳能热发电还是塔式热发电, 蓄热都是一种重要的技术,它对于提高系统发电效 率、提高系统发电稳定性和可靠性具有重要意义。 其中,熔融盐传热蓄热是最有前途的一种太阳能高 温热发电的关键技术,已在太阳能2号和意大利 ENEA工程中得到成功应用。我国只对空间太阳能 热动力发电系统中的高温相变储热器有过试验研究, 熔融盐传热蓄热还未进行深入研究,缺乏经验。
太阳能发电系统的电能储备与储能方式

太阳能发电系统的电能储备与储能方式太阳能发电系统是一种利用太阳能将光能转化为电能的装置。
它是一种可再生能源,具有环保、清洁和可持续的特点。
然而,太阳能发电系统存在一个问题,即如何储存和利用发电产生的电能。
本文将探讨太阳能发电系统的电能储备与储能方式。
一、电能储备的重要性太阳能发电系统的特点之一是其不稳定性。
太阳能的光照强度和持续时间随天气、季节和地理位置的变化而变化。
因此,太阳能发电系统在夜间、阴天或冬季可能无法产生足够的电能。
为了解决这个问题,电能储备成为太阳能发电系统的一个关键环节。
二、储能方式的选择太阳能发电系统的储能方式多种多样,包括电池储能、压缩空气储能、水泵储能等。
下面将分别介绍这些储能方式的特点和应用。
1. 电池储能电池储能是目前应用最广泛的太阳能发电系统储能方式之一。
电池储能的原理是将发电产生的电能存储在电池中,并在需要时释放出来供电使用。
电池储能具有容量大、储能效率高、可靠性强等优点。
目前,常用的电池储能技术包括铅酸电池、锂离子电池和钠硫电池等。
2. 压缩空气储能压缩空气储能是一种将电能转化为压缩空气储存的技术。
该技术的原理是将发电产生的电能用于压缩空气,并将压缩空气存储在储气罐中。
当需要用电时,通过释放压缩空气来驱动发电机发电。
压缩空气储能具有容量大、储能效率高和环保等优点。
然而,该技术的成本较高,目前还处于研究和试验阶段。
3. 水泵储能水泵储能是一种将电能转化为水位能储存的技术。
该技术的原理是利用发电产生的电能将水抽到高处,当需要用电时,通过释放水位能来驱动涡轮发电机发电。
水泵储能具有容量大、储能效率高和环保等优点。
然而,该技术的应用范围受地理条件和水资源的限制。
三、储能方式的发展趋势随着科技的进步和能源需求的增长,太阳能发电系统的储能方式也在不断发展和改进。
未来,太阳能发电系统的储能方式有望实现更高的储能效率和更低的成本。
1. 新型电池技术目前,太阳能发电系统主要采用的是传统的铅酸电池、锂离子电池和钠硫电池等。
太阳能相变地板蓄热装置

太阳能相变地板蓄热装置太阳能相变地板蓄热装置,听起来是不是挺高大上的?这玩意儿就是把太阳能给吸收起来,然后通过特殊的材料把热量存储下来,随时能给你提供温暖的一项“黑科技”!相信我,这东西能让你感受到太阳的温暖,就像是阳光下晒太阳的老大爷,一直到冬天都能保持“热气腾腾”。
我知道你可能会想:“这么一说,有啥特别的?不就是太阳能加热嘛?”你可别小看这“相变”两个字,里头有着不少讲究。
简单说,太阳能打了个“隐形的保温剂”,让热量存储起来,甚至能在几天阴冷的天气里也能继续给你送温暖!是不是超级厉害?你想,冬天如果你家地板是用这种技术做的,冬天一到,屋子里就像是有一个隐形的“太阳”,悄悄地释放着热量。
早上起床,脚一踩上去,不是冰凉的瓷砖,而是软绵绵的温暖,就像是踩在冬天的阳光里一样,舒服得不行。
而这背后的秘密,就是那些小小的“相变材料”。
这类材料能够把太阳能转化成热能,然后储存起来,等到你需要时,再慢慢释放,达到一个温暖如春的效果。
这种技术看起来复杂,实际上它跟你拿个热水袋捂手差不多,就是通过某些材料的“相变”过程,把热量保留下来。
你是不是想知道这东西是怎么工作的?其实也没那么神秘。
想象一下,一块地板下面装了好多“魔法块”,这些块的工作原理就是吸收阳光,然后在材料内发生一种像“变身”一样的反应,把吸收的热量储存起来。
这样就算白天太阳不再晒,到了晚上或者第二天,热量还在,房间也不会一夜之间变得冰冷冷的。
而且你想,家里暖气开着一整天,不仅贵还不环保。
这种太阳能相变地板,既省钱又环保,绝对是现代家庭的新宠儿。
不过说到“相变”这个概念,可能不少人就开始皱眉了。
别急,听我说,这其实就是一种很简单的物理现象。
你看水,从液态变成气态叫蒸发,从固态变成液态叫融化。
相变地板就是利用这种材料,在太阳照射下,它的状态从固态转化为液态,储存下来的热量在需要时又通过相反的过程释放出来。
简单点说,就是让热量像“藏匿起来的秘密”一样,随时准备给你带来温暖。
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I U / R
5.化学储能
• ①太阳能制氢气 • ②物质与水反应产生水化热,例如: CaO+H2O=Ca(OH)2+Q 56 18 74 Q=27.8kcal 100g 32.14g 132.14g
Ⅱ、太阳能转化为电 能或者机械能。
Ⅰ、太阳能的直接储存
① 显热储存
显热储存原理简单,材料 来源丰富,成本低廉,是 研究最早,利用最广泛, 技术最成熟的太阳能热储 存方式。 常见储存方式:储水罐 (箱)、地下水窖。 储水罐(箱)一般用于太 阳能的短期储存,主要用 来提供生活热水。 地下水窖一般用于太阳能 的长期储存,而且成本低, 占地少,是一种很有发展 前途的储热方式。
• ③化学反应储存
化学反应储存是利用化学反应的反应热的形式来 进行储热,具有储能密度高,可长期储存等优点。用于贮 热的化学反应必须满足:反应可逆性好,无副反应;反应 迅速;反应生成物易分离且能稳定贮存;反应物和生成物 无毒、无腐蚀、无可燃性;反应热大,反应物价格低等条 件。
• 实验研究过的几个反应:
太阳能发电方式太阳 能发电有两种方式, 一种是光→热→电转 换方式,另一种是光 →电直接转换方式。
① 光→热→电转换方式通过利用 太阳辐射产生的热能发电,一 般是由太阳能集热器将所吸收 的热能转换成工质的蒸气,再 驱动汽轮机发电。前一个过程 是光→热转换过程;后一个过 程是热→电转换过程,与普通 的火力发电一样.太阳能热发电 的缺点是效率很低而成本很高, 估计它的投资至少要比普通火 电站贵5~10倍。
2.抽水储能
• 该方法在水电站得到应 用,一般是在电力有剩 余时(例如夜晚),利 用多于电力把水从下游 重新抽回水库。在白天 用电高峰再用水力把电 发出来,从而保持电网 电力平衡。
3.飞轮储能
• 靠一个很重的飞轮高 速转动来储存动能, 这是科学界一直在研 究的课题,但尚没得 到广泛应用。
4.超导线圈储存电能
用地下水窖储存太阳能,可以用来提供生活热水 和冬季供暖。 德国汉堡生态村的联排住宅屋面上全部安装了太 阳能集热板,用来加热循环水。水加热后被贮存 到一个4500平方米的地下保温水池里,贮存 的热水可供住在这里的100多户居民的生活热 水和采暖。这个太阳能集热装置及地下保温水池 为生态村居民提供了50%以上的热能,仅此一 项每年可节电8000kwh,可少排放158 吨二氧化碳。
• ①热量输入输出,储热材料温度基本保持不变 • ②相变温度与供热对象温度基本一致时,可大大 减少储存热量的损失。 • ③一般相变吸放的热量大,每千克几百千焦数量级,储存 相同热量所需相变材料质量约为水的1/3~1/4,或岩石的 1/5~1/20。
7.显热储能
• 显热是指物质在温度 上升或下降时所吸收 的热量,在这个过程 中物体本身并不发生 变化。 • 常用介 质:水、岩 石、土壤等。 • 用水作储热材料目前 广泛应用于太阳能热 利用上。
二、太阳能蓄热技术
太阳能储存含义 太阳能储存方法 总结
1.太阳能储存含义
• ①白天储存→晚上使用。 • ②晴天储存→阴天使用。 • ③夏天储存→冬天使用。
在太阳能有富裕的时候,储存起 富余的能量,在太阳能缺乏的时 候使用。
2.太阳能储存方法
①显热储存
Ⅰ、直接储存
②相变储 存 ③化学反应储存
Ca(OH)2失水温度为580℃,聚光式太阳能可 以达到这个温度,但逆反应生成的高温氧化钙具 有大量显热和潜热,如何利用这部分能能量是难 解决的技术问题。
6.相变储热(潜热储能)
• 当物质状态变化,如固态变为液态、液态变为固 态时,具有吸放热的特性。所谓相变储热,就是 用物质相变吸收热量储热。 • 优点:
CH4+H2O
吸热
CO+H2
CH4+CO
吸 2 热
CO+H2
澳大利亚国立大学提出一种储存太阳能的方式叫做 “氨闭合回路热化学过程”,在这个系统里,氨吸热 太阳能分解成氢与氮,储存太阳能,然后在一定条件 下进行放热反应,重新生成氨,同时放出热量。
NH4
吸热
放热
N2+H2 NH4
N2+H2
Ⅱ、太阳能发电
• 光→电直接转换方式该方式是利 用光电效应,将太阳辐射能直接 转换成电能,光→电转换的基本 装置就是太阳能电池。太阳能电 池是一种由于光生伏特效应而将 太阳光能直接转化为电能的器件, 是一个半导体光电二极管,当太 阳光照到光电二极管上时,光电 二极管就会把太阳的光能变成电 能,产生电流。当许多个电池串 联或并联起来就可以成为有比较 大的输出功率的太阳能电池方阵 了。太阳能电池是一种大有前途 的新型电源,具有永久性、清洁 性和灵活性三大优点.太阳能电池 寿命长,只要太阳存在,太阳能 电池就可以一次投资而长期使用; 与火力发电、核能发电相比,太 阳能电池不会引起环境污染。
②相变储存
将相变储热材料应用于温室来储存太阳能始于80年代,相 变储存具有储能密度高,放热过程温度波动范围小等优点, 已经得到了越来越多的重视。 相变材料主要有CaCl•6H2O、NaSO4•10H2O和聚乙二醇。 太阳能热发电储热系统中的相变储热材料主要为高温水蒸 气和熔融盐,利用熔融盐作为储热介质具有温度使用范围 宽,热容量大,粘度低,化学稳定性好等优点,但盐类相 变材料在高温下对储热装置有较强的腐蚀性。现有研究表 明可以应用于空间太阳能热动力系统的相变材料主要为金 属及合金和氟盐及其共晶混合物等,目前研究较多的是氟 盐及其共晶混合物,但其液固相变转化时体积收缩较大及 热导率低的缺点,容易导致“热松脱”和“热斑”现象, 对储热装置的长期稳定非常不利。
美国太阳能研究中心采用CaO与H2O,进行了小规模的储 热试验研究,指出化学反应储热系统约束条件苛刻,价格 偏贵,但认为氢氧化物与氧化物之间的热化学反应将是化 学反应储热的潜在。
CaO+H2O Ca(OH)2
放热 吸热
Ca(OH)2阳能热化学重整是使低链烃CH4与H2O或 CO2发生反应,重整后的产物主要是CO和H2的混合 物,太阳能通过吸热的化学反应储存为燃料的化学能, 反应产物(混合气)的热值得以提升。
太阳能蓄热技术
主要内容
1.能量存储概述 2.太阳能蓄热技术 3.太阳能供暖用储热技术
一、能量存储概述
• • • • • • • 蓄电池 抽水储能 飞轮储能 超导线圈储能 化学储能 相变储热 显热储存
1.蓄电池
• 蓄电池是电能和化 学能相互转换的装置, 现在广泛运用在各个 领域,但总的来说价 格还是较昂贵储电量 有限,只能用在小用 电量的地方。