Magazynowanie wysokotemperaturowej energii cieplnej
Pod tym względem wśród technologii energii odnawialnej zdecydowanie wyróżnia się technologia skoncentrowanej energii słonecznej (CSP), w której do akumulowania energii cieplnej wykorzystywane są względnie tanie systemy magazynowe TES. Do tego wykorzystuje się zazwyczaj ciepło jawne stopionej soli utrzymywanej w wysokiej temperaturze przez promienie słoneczne. Celem finansowanego ze środków UE projektu OPTS (Optimization of a thermal energy storage system with integrated steam generator) było opracowanie innowacyjnego, opartego na konfiguracji jednozbiornikowej systemu TES przeznaczonego do instalacji CSP nowej generacji, umożliwiającego skuteczne magazynowanie energii. Wyniki doświadczeń i modelowania potwierdzają możliwość wykorzystania zjawiska stratyfikacji (termoklina) stopionych soli zarówno do przekazywania ciepła, jak i jego magazynowania. Jednocześnie zaprojektowano zintegrowany generator pary do stosowania w dużych instalacjach CSP. Poprawność koncepcji doświadczalnej miała zostać potwierdzona w odpowiedniej skali, jednak z powodu wycofania się partnera przemysłowego tego celu nie udało się zrealizować. Mimo to wyniki przeprowadzonego modelowania, uzyskane dane doświadczalne i analizy kosztów komponentów wskazują, że nowa technologia zaproponowana w projekcie OPTS powinna być skuteczna oraz konkurencyjna względem innych systemów magazynowania CSP. W szczególności użycie tej samej mieszaniny stopionych soli do przekazywania i magazynowania ciepła eliminuje konieczność stosowania drogich wymienników ciepła pomiędzy różnymi płynami procesowymi. Ponadto użyte medium może być utrzymywane w wyższej temperaturze niż oleje, co zmniejsza koszt systemu TES. Mieszanina soli ulega stratyfikacji i jest utrzymywana w stanie rozwarstwienia dzięki względnie niskiej przewodności cieplnej. W rzeczywistości sól zachowuje się jak izolacja termiczna, zapobiegając przenikaniu ciepła z warstwy do warstwy. Zespół OPTS zbadał właściwości termofizyczne, kompatybilność materiałów i wymianę ciepła użytych soli stopionych. Badania obejmowały modelowanie stref zmiany temperatury oraz zachowania wymienników ciepła, jak również ocenę wpływu magazynów TES na działanie instalacji CSP oraz projekt sekcji testowej instalacji. Pomyślne wykazanie skalowalności systemu (aż do 12,5 Mwth) znacząco przyczyni się do jego integracji z istniejącymi instalacjami CSP oraz do osiągnięcia ambitnych celów europejskiej inicjatywy przemysłowej w zakresie energii słonecznej.
Słowa kluczowe
Magazynowanie energii cieplnej, energia odnawialna, skoncentrowana energia słoneczna, stopiona sól, OPTS
