Desempenho do aquecimento com armazenamento térmico em corpo d'água subterrâneo com conversão elétrica-térmica multimodal da eletricidade fotovoltaica desperdiçada

Jia Shangdong ,  

Wang Dengjia ,  

Chen Yaowen ,  

Zhang Ruichao ,  

Mo Zhelong ,  

Gao Meng ,  

Yuan Xipeng ,  

Haile Shuai ,  

摘要

A tecnologia de aquecimento por armazenamento térmico em corpo d'água subterrâneo baseada na conversão térmica da eletricidade fotovoltaica desperdiçada é um caminho potencial para promover o desenvolvimento sinérgico da absorção de novas energias e do aquecimento limpo. Este trabalho, baseado na plataforma de simulação conjunta TRNSYS-MATLAB, constrói três sistemas de aquecimento PTES de conversão elétrica-térmica da eletricidade fotovoltaica desperdiçada: caldeira eletrodos (S1), bomba de calor ar-ar (S2) e sistema combinado (S3), analisando o fluxo de energia do sistema, limites de carregamento e descarregamento térmico, estratificação térmica do corpo d'água, perdas térmicas e eficiência do armazenamento térmico. Os resultados mostram que as diferenças nas contribuições de aquecimento dos três sistemas refletem-se principalmente na etapa de liberação de calor do PTES e na compensação térmica da fonte auxiliar; as taxas de garantia de aquecimento com eletricidade desperdiçada são de 82,9%, 80,7% e 84,2%, respetivamente; sob controlo de temperatura constante e fluxo variável, a flutuação da eletricidade desperdiçada provoca principalmente alterações no fluxo de circulação, e a comutação multi-modo do equipamento também causa flutuações na temperatura do armazenamento térmico; os valores médios do número MIX durante o período de aquecimento são 0,276, 0,273 e 0,298, respetivamente, mantendo uma estratificação térmica clara no corpo d'água; a perda térmica através da parede lateral é elevada no início da operação, e com o acúmulo de calor do solo, a dissipação térmica superior torna-se progressivamente dominante; a eficiência de armazenamento térmico no primeiro ano de operação é 91,49%, 88,11% e 88,97%, respetivamente. O estudo indica que o PTES pode adaptar-se aos limites operacionais dinâmicos formados pela conversão elétrica térmica da eletricidade fotovoltaica desperdiçada, participando eficazmente na absorção da eletricidade desperdiçada e no aquecimento de edifícios, mas o design da capacidade ainda precisa considerar melhor o emparelhamento horário de eletricidade desperdiçada e carga, assim como as restrições operacionais reais.

关键词

eletricidade fotovoltaica desperdiçada; armazenamento térmico em corpo d'água subterrâneo; estratificação térmica; perda térmica; eficiência do armazenamento térmico

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