NREL memanaskan penyimpanan energi panas dengan solusi baru yang dimaksudkan untuk mengurangi tekanan jaringan, yang pada akhirnya meningkatkan efisiensi energi
Green Tech

NREL memanaskan penyimpanan energi panas dengan solusi baru yang dimaksudkan untuk mengurangi tekanan jaringan, yang pada akhirnya meningkatkan efisiensi energi


Peneliti pascadoktoral Allison Mahvi sedang menyelidiki penyimpanan termal di Fasilitas Uji Termal NREL. Dia mengompresi perangkat penyimpanan termal untuk meningkatkan kontak termal antara penukar panas dan komposit perubahan fasa. Ini memungkinkan pengisian dan pemakaian perangkat lebih cepat. Kredit: Dennis Schroeder, NREL

Ilmuwan dari National Renewable Energy Laboratory (NREL) telah mengembangkan cara sederhana untuk mengevaluasi dengan lebih baik potensi bahan baru untuk menyimpan atau melepaskan panas sesuai permintaan di rumah, kantor, atau bangunan lain dengan cara yang lebih efisien dalam mengelola penggunaan energi gedung. .

Pekerjaan mereka, yang ditampilkan di Nature Energy, mengusulkan metode desain baru yang dapat membuat proses pemanasan dan pendinginan gedung lebih mudah dikelola, lebih murah, lebih efisien, dan lebih siap untuk mengelola daya secara fleksibel dari sumber energi terbarukan yang tidak selalu menghasilkan energi saat itu yang paling dibutuhkan.

Makalah, “Tingkat Kemampuan dan Plot Ragone untuk Penyimpanan Energi Termal Perubahan Fase,” ditulis oleh Jason Woods dari NREL, bersama dengan rekan penulis Allison Mahvi, Anurag Goyal, Eric Kozubal, Wale Odukomaiya, dan Roderick Jackson. Makalah ini menjelaskan cara baru untuk mengoptimalkan perangkat penyimpanan termal yang mencerminkan ide yang digunakan untuk baterai, membantu menginformasikan bahan penyimpanan termal baru apa yang diperlukan untuk bangunan dan bagaimana perangkat harus dirancang dengan bahan-bahan ini.

Penyimpanan energi panas memungkinkan bangunan berfungsi seperti baterai besar dengan menyimpan energi panas dalam material baru hingga dapat digunakan nanti. Salah satu contohnya adalah pompa panas. Sementara listrik dibutuhkan pada awalnya untuk membuat dan menyimpan panas, panas digunakan kemudian tanpa menggunakan listrik tambahan.

Dalam contoh lain, beberapa material memiliki kemampuan untuk mengubah fase, seperti es yang dapat bertransisi dari padat menjadi cair. Saat es mencair, ia menyerap energi dari dan mendinginkan fluida kerja, yang kemudian dapat digunakan untuk mendinginkan ruang bangunan. Karena perubahan fasa terjadi pada suhu yang hampir konstan, energi yang berguna dapat disediakan atau disimpan untuk periode yang lebih lama pada suhu yang stabil. Penyimpanan energi panas biasanya sangat hemat energi “pulang pergi”.

Para penulis menemukan bahwa plot Ragone, yang sering digunakan untuk mengkarakterisasi baterai, juga berfungsi dengan baik untuk menggambarkan keefektifan potensial dari berbagai kandidat perangkat penyimpanan termal. Plot Ragone menunjukkan pertukaran antara berapa banyak energi yang dapat disimpan perangkat dan daya pelepasannya, atau seberapa cepat perangkat dapat melepaskan energi. Pendekatan dasar ini membuat perbandingan antara berbagai bahan penyimpanan termal atau peningkatan perangkat lebih mudah untuk dievaluasi. Ini berfungsi sebagai titik awal untuk menentukan target dan merupakan alat desain yang berguna untuk mengembangkan bahan dan perangkat penyimpanan termal baru yang dapat berfungsi sebagai opsi penyimpanan energi alternatif baru.

“Kerangka Ragone ini memastikan desain hemat biaya bahan dan perangkat penyimpanan termal tergantung pada kebutuhan daya dan energi dari aplikasi tertentu,” kata Jason Woods, insinyur penelitian senior di NREL dan penulis utama makalah yang baru diterbitkan.

Mahvi, seorang peneliti pascadoktoral di NREL, mengatakan keuntungan lain adalah memungkinkan teknologi yang dapat mengurangi pemadaman di jaringan. “Sebagian besar permintaan listrik puncak — terutama di musim panas ketika Anda mungkin melihat pemadaman listrik — didorong oleh AC. Jika Anda dapat memindahkan permintaan itu ke waktu lain di hari itu, Anda dapat membantu meringankan beban pada jaringan, menjaga jaringan operasional, tetapi juga menjaga kenyamanan orang di dalam ruangan. “

“Sistem penyimpanan energi panas perlu menjadi lebih fleksibel dan dapat beradaptasi dengan penambahan pembangkit listrik di tempat, pengisian kendaraan listrik, dan kombinasi penyimpanan termal dengan baterai,” kata Woods. “Bagian dari fleksibilitas ini membutuhkan daya yang lebih tinggi — tetapi daya yang lebih tinggi ini mengorbankan energi yang tersedia, seperti yang disoroti oleh publikasi ini.”

Cara penyimpanan energi panas digunakan akan memengaruhi kinerjanya. Ilmuwan perlu mempertimbangkan pertanyaan tentang bagaimana energi yang tersimpan dapat digunakan sebaik mungkin untuk menjaga kenyamanan penghuni gedung, atau untuk berbagai aplikasi seperti memelihara peralatan elektronik pada suhu yang aman.

“Mana yang paling cocok untuk saya dan aplikasi saya akan bergantung pada persyaratannya. Berapa banyak yang perlu saya simpan, dan seberapa cepat saya harus membuangnya?” Kata Mahvi. “Kerangka kerja ini akan memungkinkan kami untuk mengoptimalkan sistem penyimpanan termal dari material hingga skala komponen untuk meningkatkan kepadatan daya sambil tetap mengakses sebanyak mungkin kapasitas yang tersedia. Ini akan menghasilkan perangkat yang lebih efisien yang dapat digunakan untuk berbagai macam jangkauan. aplikasi. “

Para peneliti mengembangkan model komputer untuk memahami berbagai pengorbanan desain dengan perangkat penyimpanan termal ini, termasuk yang membutuhkan daya tinggi (melepaskan energi dengan cepat) dan daya rendah (melepaskan energi secara perlahan). Mereka juga membangun perangkat penyimpanan termal perubahan fase prototipe, yang menggambarkan pertukaran energi-daya ini dalam praktiknya.


Kerangka kerja perintis dapat mengurangi kebutuhan energi dalam gedung


Informasi lebih lanjut:
Jason Woods dkk. Tingkat kemampuan dan plot Ragone untuk penyimpanan energi termal perubahan fase, Energi Alam (2021). DOI: 10.1038 / s41560-021-00778-w

Disediakan oleh Laboratorium Energi Terbarukan Nasional

Kutipan: NREL memanaskan penyimpanan energi termal dengan solusi baru yang dimaksudkan untuk meringankan tekanan jaringan, yang pada akhirnya meningkatkan efisiensi energi (2021, 16 Februari) diakses pada 16 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-nrel-thermal-energy -storage-solution.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagutogel