Tecnologia de inmagazinament termich

Energia termica, cuma una di funt d’energia püsee impurtant duperà del òmm, l’è principalment clasificada en tri categurì sü la bas di sò principi de funziunament: inmagazinament termich sensibil, inmagazinament termich latent (cambi de fas) e inmagazinament termich termochimich. L’è responsabil del 40% al 50% del consum final de energia e i sò aplicaziun sun parècc vast. In del atual sistèm de svilupp e üs del energia, quasi tüt i prucess de cunversiun del energia interessan l’energia termich. Però, a causa de la inevitabil perdita de energia durant la cunversiun de energia, la tecnologia de inmagazinament termich l’è minga despess aplicà diretament al inmagazinament de energia eletrich (cioè situaziun indué input e output sun energia eletrich). Al cuntrari, l’è püsee despess duperà cuma un link in de la cadena de cunversiun del energia o semplicement aplicà ai sistèm termich.

Immagazzinament de calor sensibil

La tecnologia de inmagazinament del calor sensibil l’è un metud per inmagazinar e liberar el calor duperand i cambiament de la temperadüra de una sustanza. El sò mecanism de funziunament l’è relativament facil: l’immagazzinament o la liberaziun del calor se utèn cunt el riscaldament o el rafredament del mez. Durant chestu prucess, el mez subìs no una trasformaziun chimich o un cambiament de fas, rendend tüt el sistèm facil de cuntrular e de funziunar en mod stabil. Inolter, g’he sun tanti tip de materiai de inmagazinament del calor dispunibel a bas prezi, che i renden adatt per aplicaziun sü laargh scäla. Chesta tecnologia l’è minga sultant parècc madura ma la dimustra anca un vast putenzial de aplicaziun en plü camp. Però, l’immagazzinament sensibil del calor g’ha anca di sfid, cuma la basa densità de energia, i grand dimensiun del apparecchiatura, la perdita significativa de calor durant l’immagazzinament a luungh termin e la temperadüra de uscita instabil. I media de inmagazinament del calor sensibil pœden vèss ampiament clasificà en dü categurie: liquid e solido. I materiai comun per inmagazinar el calor liquid sun aqua, oli termich, sal desleà e metal liquid. Intra chesti, l’aqua, per sò bona sicureza e stabilità, e per el fatt che la sò temperadüra de inmagazinament del calor de solet la supera no i 100 grad, l’è tant duperada in di sistèm de riscaldament del aqua sular e in del riscaldament del spazi. I oli termich, cun luur ecelent condutività termich e luur vast interval de temperadüra de funziunament, sun stà duperà en i primi aplicaziun de inmagazinament de energia termich a temperadüra media e volta; però, luur volt prezi, infiammabilità e i putenziai ris’c de volta pressiun en i sistèm a ciclo sarà g’han purtà a luur sostituziun gradual cun olter upziun superiur. Al cuntrari, i sel fusi, cun luur bas pressiun de vapur saturà, basa viscosità, volta condutività termich, minga infiammabilità e minga tossicitaa, funzionan ben a temperadür curispundent ai parameter de vapur tradiziunai e sun relativament pooch cari, rendend cunsiderà un’oltra scernida ideal. Però, a temperadür ambientai volt, i sel fusi pœden corroder i conduttur e i apparecchiatur culegà, e g’han bisogn de olter ricerch e de un mejiorament de luur cumpatibilità e resistenza al calor cun l’acciaio inossidabil. I metal liquid, per luur condutività termich estremament volta, sun cunsiderà una soluziun de cunservaziun termich putenzial a volta temperadüra (süper 600 grad); però, vist luur proprietà chimich parècc reattif, sun necesari di olter misur de sicureza per garantir un nurmal funziunament del sistèm e luur volt prezi i mantegn in di primi stadi del espluraziun.

I materiai de cunservaziun termich massif comun sun cement, preia e madun refrattari. Rispett ai materiai de cunservaziun termich liquid, i materiai de cunservaziun termich solid pœden funziunar a temperadür püsee volt e cunservà püsee de calor in del stess spazi, che significa una reduziun de la quantità de material duperà e una diminuziun del cust cumplesif.

Calur latent (cambi de fas) inmagazinament termich

La tecnologia de inmagazinament del energia termich a cambiament de fas se basa principalment sul calor latent cuma sò furma principal de inmagazinament del energia. Chesta tecnologia dupera l’assorbiment o el liberà de grandi quantità de calor latent durant i transiziun de fas per cunservà el calor. Durant chestu prucess, la temperadüra del material la resta quasi custant. Chesta tecnologia de inmagazinament del energia termich g’ha di vantagg impurtant cuma una volta densità de energia e un volum piscinin.

El process a travers el qual la materia la se trasforma de un stat a l’olter l’è ciamad transizion de fas. De solet, chesta transiziun la se verifica en cundiziun isotermich o quasi-isotermich e l’è acumpagnada de un cambiament energètich significatif-l’assorbiment o el liberà de una grand quantità de calor. Chesta energia l’è definida cuma el calor latent de la transiziun de fas. En particular, el calor latent coinvolt in de la transiziun de fas de la magiur part di materiai l’è tant püsee grand de chel del calor sensibil. Par esempi, l’aqua g’ha una capacità de calor specifich de circa 4,2 kJ/kg· grad e durant la transiziun de un stat solid a un stat liquid (giass che se fond en aqua), l’aqua pœu assorbir 355 kJ/kg de energì cuma calor latent de la transiziun de fas. Donca, en termin de densità energetich, duperà el calor latent de la transiziun de fas l’è significativament superiur ai metud che fan afidament sultant sul calor sensibil.

I transiziun de fas de la materia cumprenden principalment quater tip: solid-solid, solid-liquid, solid-gas e liquid-gas. Anca se i transiziun de gas solid e de gas liquid g’han di volt valur de calor latent, i cambiament de volum significatif en chesti cas aumentan la dificultà del funziunament prategh, limitand inscì luur aplicaziun. Al cuntrari, i transiziun de fas solid, che se verifican quand un material solid se trasfurma de un stat cristalin a un olter, mustran cambiament de volum püsee piscinin e un superraffreddament püsee bas, ma el calor liberà o assorbì l’è de solet püsee bas di olter prucess de transiziun de fas. Ind i transizion de fas solida-liquida, la materia la cambia de stait solid a liquid. Anca se chestu prucess dumanda un cuntenidur specifich per cuntener el liquid, el cambiament de volum l’è tant püsee piscinin che en i transiziun en fas solid e gas solid e el calor latent coinvolt l’è significativament magiur che en i transiziun en fas solid. Dat chesti carateristich, i transiziun de fas solid-liquid sun incœu cunsiderà el metud de cunservaziun termich a cambiament de fas püsee prategh e ampiament aplicabil.

Incœu, g’he sun tanti tip de materiai duperà in de la tecnologia de inmagazinament termich a cambiament de fas, principalment dividù en dü categurì sü la bas de luur composiziun chimich: organich e inorganich. I materiai organich de cambiament de fas includen principalment sustanz cuma la cera de parafina, alcoli e acid grass; menter i materiai de cambiament de fas inorganich sun rapresentà de sel idrà cristallin, sel desleà e metal o luur leg. En general, i materiai de cambiament de fas organich sun püsee adatti per l’inmagazinament del energia termich in del interval de temperadüra bas a media, menter i materiai de cambiament de fas inorganich mustran una prestaziun de inmagazinament de energia termich püsee bon en cundiziun de temperadüra media a volta.

Immagazzinament termich termochimich

La tecnologia de inmagazinament del energia termica termochimich g’ha una volta densità de energia per unità de volum, che riva a l’urden de GJ/m3. En cunfront, la densità energetich di materiai de inmagazinament del calor sensibil l’è sultant de circa un decimo e chela di materiai de inmagazinament del calor latent l’è sultant de la mità. Inolter, separand i reatif, chesta tecnologia la pœu ragiuncc una perdita de inmagazinament de energia termich a temperadüra ambient, e l’è inscì cunsiderada una di tecnologie püsee prometent per inmagazinament de energia termich sü laargh scäla e a luungh termin. In su la bas dei divers cambiaments del ligam qimeg implicads ind el process de inmagazinament de l'enerjia, l'inmagazinament de l'enerjia termega termoqimega al pœl vesser ulteriorment dividud in duu categorie principai : l'inmagazinament de l'enerjia termega de qimisorbiment e l'inmagazinament de l'enerjia termega de reazion qimega.

L’immagazzinament termich a chimisorbiment l’è particularment adatt per i aplicaziun en ambient a bassa temperadüra. Al se basa su la formazion e la rottura de forze intermolecolar fisege o qimege (comè i forze de van der Waals, i forze eletrostatege e i ligam de idrojen) intra adsorbents solids e adsorbents gassos per otegner l’inmagazinament e la liberazion del cold. Chesta tecnologia cumprend principalment dü categurì de sistèm: un l’è un sistèm de sal idrà che dupera el vapur d’aqua cuma adsorbì; l'olter l'è un sistema compless de amoniaca qe al drova i molecole de amoniaca comè adsorbat. La tabela 1-2 mustra i tip specifich, i temperadür de inmagazinament/liberaziun del calor e i densità de inmagazinament del energia di diferent materiai de inmagazinament termich de chimisorbiment comunement duperà.

Tabella 1-2 Proprietà di materiai de cunservaziun termich de adsorbiment chimich comunement duperà:

L’immagazzinament del energia termich per reaziun chimich l’è aplicà principalment en cundiziun de temperadüra media e volta, e i sò sistèm sun diferent, cuma la riforma del metan, la sintès e la decomposiziun del amoniaca, idrid de metal, carbonat, ossid de metal e idrossid de metal. Qei metods qì i riven a l'inmagazinament e a la liberazion de enerjia termega a travers la rotura e la recombinazion dei ligam qimeg. Chestu tip de inmagazinament de energia g’ha grandi valur de reaziun, volta densità de energia e un vast interval de temperadüra de funziunament. Però, in di aplicaziun prategh, restan di sfid, cuma el cuntrol di cust, la corrusiun di materiai e l’immagazzinament di gas. Donca, l’è necessari fär una ricerca prufunda süi mecanism de reaziun rilevant e utimizar el fluss del prucess per mejorar la prestaziun cumplesiva.

I sistèm de inmagazinament del energia termich termochimich g’han di strütür cumpless e tanti dispusitif ausiliari, cunt el resultà di volti cust de investiment iniziai. Incœu, luur ultra-olta densità de energia per unità de volum l’è minga stada cumpletament duperada. De soraplu, a causa de la complessitaa dei mecanism de reazion qimega coinvoljuds, el controll precis dei tass de reazion l’è dificil, e un quai process de reazion al g’ha dei strits requisids de segureza, qe al meiora anc’mò l’eficenza complessiva del sistema. Donca, l’è necesaria un’oltra ricerca prufunda sü la tecnologia de inmagazinament del energia termich termochimich per afruntar chesti prublem.