Тепловое аккумулиров ание энергии

Автомобили с аккумулированием теплоты фазового перехода или тепла нагретого теплоносителя

Использование высокотемпературных аккумуляторов на базе тепла фазового перехода в двигателях Стирлинга было предложено для автобусов и легковых автомобилей [8.19— 8.22]. Фирмой Sigma Research Inc. разработан проект автомо­биля с дальностью пробега 160 км при скорости 88 км/ч или 120 км на городских маршрутах. При КПД двигателя Стир­линга 40 % тепловая емкость аккумулятора должна состав­лять 102 кВт-ч. На рис. 8.10 показана принципиальная схема этой системы. Эвтектическая смесь солей (LiF + MgF2) с тем­пературой плавления 741 °С используется в температурном ин­тервале между 825 и 600°С (т. е. с фазовым переходом). При этом емкость аккумулятора увеличивается на одну треть по сравнению с аккумулированием одного лишь тепла фазового перехода. Возможно, по-видимому, использование и более ши­рокого температурного интервала. Соль содержится в трубах из нержавеющей стали 316 L, которые помещаются в гори­
зонтальный цилиндрический сосуд-аккумулятор, изготовлен­ный из инконеля-617. Аккумулированное тепло передается с помощью контура (состоящего из электромагнитного калие­вого циркуляционного насоса, линии калиевого пара и линии возврата конденсатора) нагревателю двигателя Стирлинга. Масса соляного аккумулятора составляет 500 кг, а объем 0,4 м3. Он имеет вакуумную теплоизоляцию с наполнителем из высокопористой окиси кремния [8.21].

В основу других проектов положен принцип тепловой тру­бы [8.19, 8.20, 8.22]. Нагрузка двигателя регулируется путем изменения давления теплоносителя тепловой трубы. В случае
применения двигателя с качающейся шайбой регулирование нагрузки достигается изменением подачи. На рис. 8.11 [8.20] показано возможное расположение теплового аккумулятора в легковом автомобиле.

Зарядка аккумулятора осуществляется с помощью стацио­нарного газового подогревателя или предпочтительнее посред­ством электроэнергии. Таким образом, этот автомобиль тоже может быть отнесен к электромобилям. Общий КПД автомо­биля составляет 20 % при подзарядке от газовой горелки и 32 % при электрической подзарядке. Кроме этих довольно сложных систем с аккумуляторами теплоты фазового пере­хода были предложены и построены также системы аккумули­рования горячего теплоносителя. Радиус действия таких си­стем меньше (в соответствии с меньшей плотностью запасае­мой ими энергии). В автомобиле с паровым двигателем [8.23] аккумулирующей средой служит масло с диапазоном темпе­ратур 315—177°С. Пробег автомобиля составляет 56 км при скорости 88 км/ч. На зарядной станции используется газовая горелка. Для этого автомобиля было предложено также ис­пользовать солнечную энергию.

Описанные выше транспортные системы с тепловым акку­мулированием могут работать и как гибридные системы, на­пример, с применением небольшой топки на борту, в которой сжигается сравнительно недорогое топливо (например, мазут); таким способом можно подзаряжать относительно небольшой аккумулятор (емкостью на порядок меньше емкости основного теплового аккумулятора автомобиля).

8.2. Заключение

Тепловое аккумулирование нашло применение на воздуш­ных, водных, железнодорожных и обычных дорожных тран­спортных средствах. Значительные усилия в области тран­спорта будут направлены на разработку энергосберегающих транспортных средств. Это будет достигнуто путем замены ценных видов топлива более дешевыми, электрификации и аккумулирования энергии. Тепловое аккумулирование на транспортных средствах будет применяться главным образом в автомобилях, а также в локомотивах для маневровых работ на неэлектрифицированных железнодорожных линиях.

устройство установки в Гунторфе с учетом геологических особенностей. Аналогичная установка ПАЭ строится в Соеди­ненных Штатах [3.3].

Дальнейшие усовершенствования систем пневматического аккумулирования энергии в направлении повышения удель­ной емкости аккумулятора, отношения пиковой энергии к энергии на перекачивание, отношения пиковой энергии к теплоте сгорания топлива и КПД аккумулятора мо­гут быть достигнуты одним или несколькими из следующих способов [7.7]:

1. Регенеративный подогрев воздуха продуктами сгорания, как показано на рис. 7.6, а, может повысить отношение пи­ковой энергии к теплоте сгорания топлива с 0,60— 0,65 до 0,8—0,85 [7.8] и КПД аккумулятора с 0,55 до 0,67— 0,80.

2. Отдельное тепловое аккумулирование мшйет ' также улучшить эти показатели, однако ценой некоторого уменьше­ния эффекта от регенеративного подогрева воздуха продук­тами сгорания.

4. Предложены также камеры сгорания для сжигания угля в кипящем слое, что позволяет использовать и твердые топлива 17.11].

[1] При комнатной температуре. ** Если используются подходящие ингибиторы коррозии. *** Реагирует с НгО. •••• При сильном нагреве вы­

деляются токсичные вещества.

[3] Для уменьшения потерь на дросселирование в системе аккумулирования со скользящим давлением могут быть ис­пользованы эжекторы. На рис. 7.6,6 и в показан эжектор, установленный между аккумуляторами и турбиной; его вса­сывающий канал соединен либо с окружающей атмосферой (рис. 7.6,6), либо с полостью, из которой происходит раз­рядка (рис. 7.6,в), благодаря чему уменьшается давление разрядки [7.10]. Такие эжекторы, если они имеют переменное поперечное сечение, могут использоваться для работы при переменных давлениях. Экономия от применения эжекторов может быть значительной. При КПД эжектора около 50 °/о увеличение удельной емкости аккумулятора составляет 28%, а уменьшение затрат энергии на работу компрессора 2 % [7.10].