RO133652B1 - Instalaţie de stocare a energiei electrice - Google Patents

Instalaţie de stocare a energiei electrice Download PDF

Info

Publication number
RO133652B1
RO133652B1 RO201900255A RO201900255A RO133652B1 RO 133652 B1 RO133652 B1 RO 133652B1 RO 201900255 A RO201900255 A RO 201900255A RO 201900255 A RO201900255 A RO 201900255A RO 133652 B1 RO133652 B1 RO 133652B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
energy
compressed air
storage
heat
oil
Prior art date
Application number
RO201900255A
Other languages
English (en)
Other versions
RO133652A0 (ro
Inventor
Valentin Silivestru
Mircea Dan Ionescu
Iulian Vlăduca
Niculae Toma
Adrian Ungureanu
Aurel Valentin Petrescu
Cristinel-Ioan Hărăguţă
Original Assignee
Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare - Comoti
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare - Comoti filed Critical Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare - Comoti
Priority to RO201900255A priority Critical patent/RO133652B1/ro
Publication of RO133652A0 publication Critical patent/RO133652A0/ro
Publication of RO133652B1 publication Critical patent/RO133652B1/ro

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J15/00Systems for storing electric energy
    • H02J15/006Systems for storing electric energy in the form of pneumatic energy, e.g. compressed air energy storage [CAES]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/14Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads
    • F02C6/16Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads for storing compressed air
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

RO 133652 Β1
Invenția se referă la o instalație de stocare a energiei sub forma energiei potențiale a aerului comprimat într-un volum și conversia ei în energie electrică. Invenția se aplică în domeniul energetic.
Se cunoaște proiectul de realizare a unei stații demonstrative de stocare de energie care evidențiază creșterea performanței sistemului energetic prin introducerea stocării de energie, realizat de INCD Turbomotoare COMOTI. Echipamentul de comprimare al aerului prin intermediul compresorului cu șurub, este pus în funcțiune în intervalele orare în care consumul energetic si prețul kilowatului de energie este redus. Aerul comprimat este stocat într-un mediu izolat termic în vederea recuperării unei parti din căldura de proces. Mediul de stocare al aerului comprimat poate fi constituit din vase sub presiune, zăcăminte de gaze sărăcite sau mine de cărbune sau de sare epuizate sau în conservare. în intervalele orare în care cererea de energie electrică este mare, iar prețul energiei este mai ridicat, pornește echipamentul „expander cu șurub” care antrenează un generator electric. Așa cum a fost publicat în data de 20.03.2019 la următoarea adresă de internet: http://www.marketwatch.rO/articol/16423/Raspunsul_COMOTI_la_provocarile_ industriei_energetice_Tehnologie_inovativa_de_stocare_a_energiei_prin_utilizarea_de_c ompresoare_si_expandere_cu_surub/
Această soluție nu cuprinde o pompă de transvazare, iar faptul că nu există conectarea la sistemul de comandă și control a sistemului de recuperare căldură cu generatorul electric, nu se poate realiza reglarea automată și optimă a cantității de căldură necesară aerului comprimat sau agentului cald, ceea ce nu conferă instalației o balanță energetică globală ridicată și un timp de răspuns mai scurt.
Se cunoaște o tehnologie de conversie a energiei vântului în energie potențială a aerului comprimat, conform documentului CN 103147929 (A) în care axul turbinei eoliene este legat la un compresor cu piston a cărui turație este controlată electronic.
Se mai cunoaște un sistem și o metodă de stocare a energiei sub formă de aer comprimat și conversia în energie electrică, conform documentului EP 2586997 (A2) care utilizează un compresor și o turbină de gaze, cu particularitatea că sistemul mai cuprinde un vas de presiune intermediar care asigură o presiune constantă a aerului comprimat care intră în turbină.
Se mai cunoaște un sistem de stocare a energiei și recuperare, conform documentului GB 2528449 (A) care utilizează compresoare de aer cu piston montate în cel puțin două trepte pentru a atinge valori de presiune de 100...150 bar în vasul de stocare al aerului comprimat. Pentru încălzirea aerului care intră în turbine (două trepte) se utilizează o parte din energia termică recuperată în mai multe vase de stocare cu săruri precum și o sursă exterioară de căldură.
Se mai cunoaște un sistem de alimentare cu aer comprimat și electricitate, conform documentului GB 2542179 (A) care utilizează energia regenerabilă pentru a produce aer comprimat pe care îl stochează și apoi îl distribuie la consumatori sau îl destinde într-o turbină. Aerul comprimat este stocat în vase sub presiune sau în conducte pozate subteran.
Se mai cunoaște un sistem de stocare a energiei aerului comprimat și de conversie a acesteia în energie electrică, conform documentului JP 2000352371 (A), cu particularitatea că acest sistem stochează aerul comprimat într-un volum în care se găsește o cantitate de apă. Aerul comprimat în acest volum asigură presiunea necesară împingerii apei în sistemul de putere care constă într-o turbină care antrenează un generator electric.
Se mai cunoaște un sistem de stocare a energiei aerului comprimat și de conversie a acesteia în energie electrică, conform documentului KR 20130117448 (A). Sistemul are particularitatea că în turbină se injectează apă fierbinte sub formă de vapori pentru a mări eficacitatea sistemului.
RO 133652 Β1
Se mai cunoaște o centrală care utilizează aerul comprimat în antrenarea unui 1 generator electric, conform documentului US 4347706 (A), cu particularitatea că utilizează umidificarea aerului comprimat la intrarea în turbină pentru a mări eficacitatea turbinei. 3 Se mai cunoaște o metodă și un sistem de stocare a energiei utilizând aer comprimat, conform documentului US 5537822 (A). Aerul comprimat stocat este injectat în stația de 5 putere care constă din mai multe trepte de turbine cu gaze. La intrare în turbine aerul este încălzit cu surse suplimentare de căldură. 7
Se mai cunoaște o metodă și un sistem de stocare al energiei utilizând aer comprimat, conform documentului WO 2010039302 (A1), cu particularitatea că la intrare în turbine 9 aerul este încălzit cu surse suplimentare de căldură (combustori).
Se mai cunoaște o metodă și un sistem de stocare a energiei utilizând aer comprimat, 11 conform documentului WO 2016166095 (A1) care este caracterizat prin aceea că în componență se află suplimentar un sistem de încălzire la volum constant al aerului comprimat 13 înainte de intrarea în turbina de gaze.
Se mai cunoaște un sistem de stocare a energiei sub formă de aer comprimat și 15 conversia în energie electrică, conform documentului GB 2476489 (A) cu specificația că are un sistem complex de recuperare a căldurii din aerul comprimat. Comprimarea aerului se 17 face cu un compresor iar destinderea aerului comprimat dintr-un vas de mari dimensiuni se face într-o turbină cu gaze. Pentru încălzirea aerului care intră în turbină se utilizează o parte 19 din energia termică recuperată într-un volum de stocare cu săruri precum și o sursă exterioară de căldură, pentru ca temperatura gazelor care intră în turbină să atingă valori de circa 21 400...500°C.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în stocarea energiei când este 23 surplus de putere în rețea, apoi eliberarea ei atunci când puterea necesară în rețeaua electrică este insuficientă. 25
Instalația de stocare a energiei, constituită dintr-un ansamblu de echipamente legate într-un flux de proces care permite stocarea energiei potențiale a aerului comprimat și 27 conversia acesteia în energie electrică în două secvențe, una de stocare a aerului, compusă dintr-un compresor cu șurub, un vas de stocare al aerului comprimat, un vas de stocare al 29 unui agent cald și o altă secvență de generare a curentului electric, alcătuită dintr-un expander cu șurub și un generator, este caracterizată prin aceea că, pentru procesul de 31 stocare al aerului comprimat, are în alcătuire un circuit de transfer de căldură care conține un schimbător de căldură, un robinet de izolare, doi robineți cu trei căi și o pompă, iar pentru 33 procesul de generare al curentului electric, are în alcătuire doi robineți, două schimbătoare de căldură, iar pentru ambele procese este alcătuită dintr-un sistem de recuperare de 35 căldură, conectat cu două robinete instrumentale, astfel că se poate regla automat accesul la o sursă de căldură exterioară obținută din resurse regenarabile și se poate realiza reglarea 37 optimă a parametrilor agentului de transfer termic în vederea creșterii balanței energetice globale a stației de stocare.39
Conform unui alt aspect al invenției, în procesul de stocare al aerului comprimat, compresorul utilizat, este de tip cu rotor elicoidal și injecție de ulei.41
Conform unui alt aspect al invenției, în secvența de generare a curentului electric, expander-ul utilizat, este cu rotor elicoidal și injecție de ulei.43
Instalația de stocare a energiei, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:
- este potrivită pentru aplicații de stocare a energiei, pentru aplicații cu capacități 45 medii și mici (< 20 Mwh);
RO 133652 Β1
- este optimă din punct de vedere energetic pentru a fi introdusă în zone izolate din punct de vedere geografic în raport cu rețelele naționale de alimentare dar situate în apropierea fermelor de turbine eoliene sau solare, pentru a asigura Energia de Echilibrare și consolidarea unei microrețele inteligente în distribuția consumului către parteneri industriali sau casnici;
- nu necesită surse de alimentare suplimentare de căldură din consum de combustibil fosil;
- poate fi utilizată în aplicații descentralizate, pentru siguranța în exploatare (rezerva de intervenție), pentru siguranța persoanelor, etc.;
- are consumul de combustibil fosil Zero, ciclul termic de funcționare este adiabatic cu o eficiență de circa 65...72%;
- utilizează pentru destinderea aerului comprimat expanderele elicoidale care funcționează cu ulei de injecție a cărui temperatură este recuperată din căldura de proces prin intermediul unui sistem performant de schibătoare de căldură;
- utilizează compresoare cu șurub și cu injecție de ulei. Aceset ulei care la compresor are rolul de a răci aerul comprimat în instalație, transportă căldură ce este recuperată într-un schimbător și utilizată pentru încălzirea uleiului de injecție în expander;
- expanderele cu șurub utilizate pot funcționa la temperaturi scăzute ale aerului la intrare și nu necesită o treaptă suplimentară de încălzire a acestuia;
- expanderele cu șurub utilizate pot asigura destinderea cu un raport mare, respectiv cu temperatură de evacuare din utilaj mică, de circa -20°C;
- schimbătoarele de căldură asigură pentru intrarea în expander, în anumite situații recuperarea de căldură de la uleiul de injecție în compresorul cu șurub pentru a efetua transfer termic către aerul comprimat din vasul de stocare, în secvența de generare a curentului electric;
- schema de funcționare asigură condiții pentru racordarea la rezervoare de aer comprimat de volume mari, izolate termic sau nu. în acest sens schema permite ca în cazul rezervoarelor neizolate termic să poată fi recuperată o parte din căldura de proces stocată într-un vas intermediar sau să fie utillizate surse suplimentare de energie, în special provenite de la instalații care utilizează surse regenerabile;
- are un sistem de control al proceselor care-i permite să porneacă într-un interval de timp de sub 60 s.
Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1...3 care reprezintă:
- fig. 1, schema de proces a instalației de stocare a energiei;
- fig. 2, detaliu constructiv și caracteristici ale compresorului cu șurub cu injecție de ulei;
- fig. 3, detaliu constructiv și caracteristici ale expanderului cu șurub cu injecție de ulei.
Stocarea de energie electrică ar fi o soluție pentru surplusul de energie produsă în special ca urmare a producerii acesteia din surse regenerabile care sunt dependente de factori climatici dar este o soluție greu de realizat tehnic. Uzual, energia electrică produsă trebuie să fie echivalentă cu energia solicitată de beneficiari altfel apar perturbații în calitatea parametrilor curentului electric din rețeaua de transport.
Stocarea directă a energiei electrice nu este fezabilă dar s-au imaginat și pus în practică soluții hibride care au ca finalitate recuperarea unei cantități de energie electrică aflată în sistem. Repomparea apei rezultată din evacuarea ei prin turbinele centralelor în
RO 133652 Β1 barajele de acumulare, utilizarea bateriilor cu agenți chimici, utilizarea instalațiilor care recu- 1 perează energia potențială a mediilor comprimate pentru a o transforma în energie electrică prin acționarea generatoarelor electrice sunt soluții comerciale în acest moment. 3
O problemă a sistemelor hibride de recuperare a energiei este că balanță energetică globală se obține prin combinarea eficiențelor echipamentelor componente: pompe, compre- 5 soare, expandere, combustori, reacții chimice, etc. Astfel eficiența unei instalații de stocare și recuperare a energiei electrice prin utilizarea echipamentelor suplimentare atinge valori 7 cuprinse între 40...78%.
Majoritatea instalațiilor cunoscute de stocare a energiei, exceptând instalația descrisă 9 în documentul GB 2476489 (A) lucrează după o schemă de ciclu termic diabatic, cu randamente globale de până la 60%. Abordarea unor scheme de instalații cu un ciclu termic 11 adiabatic este o prioritate pentru proiectanții de instalații de stocare a energiei pentru a atinge eficiente termice globale de până la 74...78%. 13
Alegerea variantelor constructive pentru instalațiile de stocare a energiei astfel încât să nu consume combustibil fosil suplimentar, să aibă în componență echipamente (compre- 15 soare, expandere, etc.) cu eficiență ridicată sau să fie dotate cu recuperatoare de cădură de proces constituie o problemă majoră pentru obținerea unei eficiențe energetice globale 17 ridicate.
Una dintre principalele funcții ale instalației de stocare a energiei este de a regla 19 oferta și cererea de energie esențială pentru aplicații la scară mică și mare. O problemă esențială a instalațiilor de stocare a energiei o constă racordarea acestora la o rețea 21 inteligentă care să coreleze cerea cu oferta asigurând așa numita Energie de Echilibrare care permite utilizarea pe scară largă a energiilor regenerabile și contribuie la eliminarea 23 fluctuația parametrilor curentului electric din rețea.
O altă problemă importantă pentru instalațiile de stocare a energiei este constituirea 25 rezervorului de stocare al aerului comprimat (sau altui mediu de comprimare precum CO2, CH4, etc.) și stabilirea variantei constructive: cu izolare termică al acestuia sau fără, fapt ce 27 implică introducerea unui consum exterior de combustibil sau nu în treptele de destindere ale instalației. 29
O problemă a instalațiilor de stocare a energiei constă în automatica de proces a acestora care trebuie să o integreze într-o rețea de energie electrică consolidată care să 31 permită ca supraproducția regională să poată fi compensată prin transmitere de energie către zonele temporar mai puțin productive. Cantitatea de energie stocată poate fi de ase- 33 menea redusă prin supradimensionarea generatoarelor de energie din surse regenerabile. Cu această abordare, chiar perioadele slab producătoare de energie sunt adecvate pentru 35 o sarcina preconizată.
Introducerea în rețeaua inteligentă a instalațiilor de stocare de energie conduce la 37 apariția noțiunilor de: microrețea inteligentă care se pretează la zonele izolate geografic în raport cu o rețea de distribuție națională sau la noțiunea de întreprindere, casă inteligentă 39 etc, care se bazează pe flexibilitatea sistemului de a adapta cererea cu oferta.
Instalația de stocare a energiei, conform invenției poate funcționa integrată într-o 41 rețea de transport și distribuție națională sau într-o minirețea locală, izolată, inteligentă de producere și distribuție a energiei electrice. 43
Instalația de stocare a energiei funcționează în două secvențe:
- secvența de stocare a aerului comprimat într-un rezervor de mare capacitate, 4. în 45 această situație, instalația de stocare a energiei intră în funcțiune când:
a - presiunea aerului din vasul de stocare este mai mică de 60 bar; 47 b - consumul de energie electrică din rețeaua de distribuție scade sub o valoare limită impusă, în limitele orare în care costul energiei electrice livrate este mic; 49
RO 133652 Β1 c - energia electrică produsă din surse de energie regenerabilă este mare și nu poate fi distribuit consumatorilor.
- secvența de generare a curentului electric de generatorul 7. în această situație, instalația de stocare a energiei intră în funcțiune când:
a - presiunea aerului din vasul de stocare este cuprinsă între valorile: 8...60 bar;
b - parametrii curentului electric din rețeaua de distribuție scad sau au fluctuații care depășesc limite impuse de consumatori;
c - necesarul de energie electrică solicitat de consumatori este mai mare decât capacitatea de producție;
d - la ore de vârf când prețul energiei electrice livrate este ridicat;
e - în situația unor avarii apărute la consumatori cu procese de fabricație neîntrerupte sau la locuri de muncă care desfășoară activități vitale, precum spitalele.
Funcționarea instalației de stocare în secvența de stocare a aerului comprimat se desfășoară astfel:
Robinetul 5 care separă cele două circuite specifice celor două secvențe de funcționare: stocare aer comprimat și generare curent electric este închis. Motorul electric 1 antrenează axul compresorului cu șurub 2. Compresorul cu șurub 2 aspiră debitul de aer, Qa, din atmosferă. Aerul comprimat trece prin robinetul de izolare 3 la rezervorul de stocare al aerului comprimat 4 până la atingerea valorii maxime admise de acesta. Se utilizează un compresor cu șurub și injecție de ulei pentru a realiza un raport mai mare de comprimare pe treaptă. Aerul aspirat de compresor 2 este comprimat și încălzit de acesta. Pentru ca aerul comprimat să nu depășească valori mari de temperatură rezultate ca urmare a comprimării, între rotoarele elicoidale ale compresorului se injectează ulei, Qu,inj, cu caracteristici fizico-chimice specifice care să-i permită funcționarea la temperaturi de peste 120°C.
Prin injecția uleiului în aerul cald rezultat al comprimării se obține un amestec care atinge temperaturi care să nu degradeze caracteristicile uleiului și caracteristicile funcționale ale unității de comprimare. Rezultă o creștere a temperaturii uleiului la ieșirea din compresor, Tu,inj. O caracteristică a acestei invenții constă în recuperarea unei mari cantități de căldură din procesul tehnologic de comprimare al aerului. în acest sens, uleiul de injecție supraîncălzit este trecut printr-un circuit închis, printr-un schimbător de căldură 8, care transferă fluxul de căldură unui agent termic situat într-un circuit de stocare a căldurii, 10.
Circulația uleiului prin circuitul de injecție al compresorului se face datorită presiunii de lucru dintr-un vas specific echipamentului de comprimare cu compresor cu șurub. Circulația agentului termic prin vasul de stocare 10 și răcitorul de ulei 8 se face datorită pompei de recirculare 12. Agentul termic este absorbit din vasul de stocare al acestuia prin robinetul cu trei căi 11, prin calea de acces a-b, pompa de recirculare 12, dirijat de robinetul cu trei căi 13 pe calea d-e către schimbătorul de căldură 8, își ridică temperatura prin transferul termic de la circuitul de ulei de injecție, dirijat prin robinetul 9 deschis în secvența de stocare a aerului și în final închide circuitul agentului cald în vasul 10.
Aerul comprimat la intrarea în vasul de stocare se destinde deoarece volumul acestuia este mare, temperatura aerului scade astfel că în vasul de stocare nu vom regăsi temperatura aerului comprimat de la ieșirea din compresor. Vasul de stocare al agentului cald 10 are în construcției și un schimbător de căldură care permite un schimb de căldură cu aerul din vasul de stocare 4.
Din acest motiv utilizarea circuitului de recuperarea al căldurii de proces utilizând uleiul de injecție conduce la creșterea eficienței balanței energetice a secvenței de comprimare a aerului comprimat.
RO 133652 Β1
Pentru ca compresorul cu șurub 2 să funcționeze are nevoie ca uleiul de de injecție 1 la intrarea în compresor să aibă temperatura, Tu,inj = 6O...64°C. Răcirea uleiului la această temperatură se face fără consum suplimentar de energie folosind eventual un ventilator și se 3 face la trecerea lui prin vasul de stocare al agentului rece 17 aflat în circuitul expanderului, adică în circuitul de generare al curentului electric. Astfel, vasul de stocare al mediului rece 5 este dimensionat ca volum pentru ca pe perioada de funcționare a compresorului cu șurub agentul de răcire să asigure transferul termic necesar procesului de răcire al uleiului de 7 injecție la valoarea stabilită. La oprirea compresorului cu șurub, motorul electric se oprește iar robinetul 3 se închide pentru protecția echipamentelor pe timpul staționării. 9
Vasul de stocare al aerului comprimat 4, poate fi un vas metalic de mari dimensiuni, izolat termic pentru a limita pierderile de temperatură ale aerului comprimat. De asemenea 11 vasul de stocare al aerului comprimat se poate constitui din rețele conducte pozate subteran, eventual izolate termic. Vasul de stocare 4 poate fi constituit și de incinte ale unor mine de 13 sare sau cărbune depletate sau aflate în conservare sau în cavități de gaze naturale, sărăcite.
Funcționarea instalației de stocare în secvența de generare a curentului electric se 15 desfășoară astfel:
Robinetul 5 și robinetul 16 se deschid. Aerul comprimat pătrunde în admisia expan- 17 derului cu șurub, cu debitul Qa,ex, are loc destinderea aerului în unitatea de expander și ca urmare este acționat rotorul acestuia inclusiv al axului generatorului electric. Aerul destins 19 este evacuat în atmosferă. Secvența de pornire a generatorului electric se desfășoară într-un interval scurt de timp fapt care favorizează utilizarea expanderului cu șurub pentru instalații 21 de stocare a energiei în aplicații unde se solicită de consumator a unei astfel de condiționalități. Odată cu destinderea aerului în expander, aerul se răcește puternic, în raport cu 23 valoarea treptei de destindere prevăzute. Expanderul cu șurub este utilizat în astfel aplicații în primul rând că asigură un raport mare de destindere pe treaptă dar și datorită faptului că 25 poate funcționa cu temperaturi relativ scăzute la admisia aerului în expander dar și la evacuarea acestuia din unitate. Acest fapt se datorează în special materialelor utilizate în 27 construcția unității de expander dar și a uleiului fierbinte injectat în timpul procesului de destindere. 29
Pentru a mări temperatura aerului la intrarea în expander, circuitul aerului comprimat trece prin vasul de stocare al mediului cald, 10 unde are loc un transfer de căldură de la agen- 31 tul cald stocat în acesta, în circuitul de aer comprimat care vine de la vasul de stocare, 4.
Uleiul fierbinte pentru injecție este preluat din circuitul care cuprinde vasul de stocare 33 al mediului cald, 10. Astfel, agentul cald de transfer este absorbit din vasul de stocare 10, de pompa de recirculare 12 prin circuitul care cuprinde robinetul cu trei căi 11 pe calea c-b și 35 distribuit prin robinetul cu trei căi 13, pe calea d-f, prin schimbătoarele de căldură 14 și 15, robinetul 16 din nou în vasul de stocare 10. Este prevăzută această cale de aspirație a 37 agentului termic, pe calea c-b, deoarece între perioada de funcționare a compresorului cu șurub și secvența de generare a instalației de stocare a energiei poate trece un timp mai 39 îndelungat iar agentul termic poate atinge valori ale temperaturii diferite în funcție de înălțime: la partea superioară temperatura este mai ridicată în raport cu temperatura din partea de jos. 41 Din acest motiv este mai corect ca admisia agentului termic în circuitul de transfer al căldurii la uleiul de injecție în expander să se facă pe la partea superioară a vasului. 43 în schimbătorul de căldură 14 are loc transferul de căldură de la agentul cald la uleiul din circuitul de injecție al expanderului. Circulația uleiului cu debitul Qu,inj,ex, pe traseul 45 descris se produce datorită unei pompe de ungere proprii echipamentului tip expander, cu rotoare elicoidale. Datorită uleiului fierbinte injectat la Tu,inj,ex, amestecul aer-ulei asigură 47
RO 133652 Β1 o temperatură de funcționare suficientă pentru a asigura destinderea aerului pe treapta prevăzută. Trebuie remarcat că vasul de stocare a căldurii 10 trebuie dimensionat astfel ca să asigure stocare unei cantități de căldură echivalentă cu căldura necesară pentru uleiul de injecție în expander pe perioada de funcționare în generare a acestuia dar și pentru a asigura o cantitate de căldură pe care să o transfere aerului comprimat care intră în expander. Schema de funcționare a instalației de stocare proprie invenției descrise nu necesită surse de încălzire ale aerului, eventual din surse de energie fosile, la admisiaîn expander. Temperatura aerului la evacuare din expander este scăzută. Pentru a nu pierde din căldura de 9 proces invenția prevede un recuperator de căldură și un vas de stocare al agentului 17 care stochează agent termic rece și apoi prin transfer termic, asigură temperatura impusă uleiului 11 la injecția în compresor.
Această schemă de flux tehnologic a instalației de stocare a energiei, proprie invenției descrise asigură o balanță energetică cu o eficiență cuprinsă între valorile:
65. ..70%. Pentru a ridica eficiența energetică a instalației trebuie ridicată temperatura de intrare a aerului în expander sau a uleiului de injecție în expander, pentru a mări căderea de presiune pe unitatea de destindere. în acest sens instalația de stocare a energiei este prevăzută cu un schimbător de căldură pe circuitul de încălzire al uleiului de injecție în expander care poate ridica temperatura acestuia utilizând căldura furnizată de o sursă de căldură obținută din surse de energie regenerabile.

Claims (3)

  1. RO 133652 Β1
    Revendicări
    1. Instalație de stocare a energiei, constituită dintr-un ansamblu de echipamente legate într-un flux de proces care permite stocarea energiei potențiale a aerului comprimat și conversia acesteia în energie electrică în două secvențe, una de stocare a aerului, compusă dintr-un compresor cu șurub (2), un vas de stocare al aerului comprimat (4), un vas de stocare al unui agent cald (10) și o altă secvență de generare a curentului electric, alcătuită dintr-un expander cu șurub (6) și un generator (7) caracterizată prin aceea că pentru procesul de stocare al aerului comprimat are în alcătuire un circuit de transfer de căldură care conține un schimbător de căldură (8), un robinet de izolare (3), niște robineți cu trei căi (11, 13) și o pompă (12), iar pentru procesul de generare a curentului electric, are în alcătuire un robinet (5) de separare, un alt robinet (16), două schimbătoare de căldură (14 și 15), iar pentru ambele procese este alcătuită dintr-un sistem de recuperare de căldură realizat prin cuplarea elementelor componente (8, 10, 12, 14, 15), conectat cu niște robinete instrumentale (9, 16), astfel că se poate regla automat accesul la o sursă de căldură exterioară obținută din resurse regenarabile și reglarea optimă a parametrilor agentului de transfer termic în vederea creșterii balanței energetice globale a stației de stocare.
  2. 2. Instalație de stocare a energiei conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că în procesul de stocare al aerului comprimat, compresorul (2) utilizat, este de tip cu rotor elicoidal și injecție de ulei.
  3. 3. Instalație de stocare a energiei conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că în secvența de generare a curentului electric, expander-ul (6) utilizat, este cu rotor elicoidal și injecție de ulei.
RO201900255A 2019-04-23 2019-04-23 Instalaţie de stocare a energiei electrice RO133652B1 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RO201900255A RO133652B1 (ro) 2019-04-23 2019-04-23 Instalaţie de stocare a energiei electrice

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RO201900255A RO133652B1 (ro) 2019-04-23 2019-04-23 Instalaţie de stocare a energiei electrice

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RO133652A0 RO133652A0 (ro) 2019-09-30
RO133652B1 true RO133652B1 (ro) 2022-04-29

Family

ID=67999449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RO201900255A RO133652B1 (ro) 2019-04-23 2019-04-23 Instalaţie de stocare a energiei electrice

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO133652B1 (ro)

Also Published As

Publication number Publication date
RO133652A0 (ro) 2019-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9518787B2 (en) Thermal energy storage system comprising a combined heating and cooling machine and a method for using the thermal energy storage system
CN108138652B (zh) 压缩空气储藏发电装置以及压缩空气储藏发电方法
Xue et al. Thermodynamic analysis of a novel liquid air energy storage system
Li et al. A cryogen‐based peak‐shaving technology: systematic approach and techno‐economic analysis
WO2020153896A1 (en) Method and system for storing electrical energy in the form of heat and producing a power output using said heat
CN104791204A (zh) 一种地热、燃气以及超临界二氧化碳联合发电系统
US20180292097A1 (en) Passive energy storage systems and related methods
US20130056993A1 (en) Use of thermal hydraulic DC generators meets the requirements to qualify as a &#34;Green Energy&#34; source
CN111219697A (zh) 一种热电机组电蓄热供应工业蒸汽系统及工作方法
US20160024973A1 (en) Conversion of Power Plants to Energy Storage Resources
WO2016134385A2 (en) Distributed compressed air energy storage with heat network
EP3259473A2 (en) Distributed compressed air energy storage with heat network
Fernandez et al. Transcritical carbon dioxide charge-discharge energy storage with integration of solar energy
US20210062713A1 (en) Storing energy using a thermal storage unit and an air turbine
KR102084796B1 (ko) 초임계 이산화탄소를 이용한 전력 저장 및 생산 장치
Schneider et al. Electricity storage with a solid bed High Temperature Thermal Energy Storage system (HTTES)-a methodical approach to improve the pumped thermal grid storage concept
US4446700A (en) Solar pond power plant and method of operating the same as a part of an electrical generating system
RO133652B1 (ro) Instalaţie de stocare a energiei electrice
US11542863B1 (en) Method and device to improve the performance of a power plant integrated with a thermal energy storage system
US11092075B2 (en) High-capacity electric energy storage system for gas turbine based power plants
Jílek et al. Electricity storage systems using compressed air
CN105308404A (zh) 低温液化工艺中的方法和设备
RU117511U1 (ru) Система для получения электроэнергии, холодного и теплого воздуха
Marcello et al. Modelling and performance analysis of a Low Temperature A-CAES system coupled with renewable energy power plants
Carro et al. Integration of Energy Storage Systems based on transcritical CO2