Comparação abrangente do desempenho de fluidos de trabalho para armazenamento térmico por absorção nos modos frio/aquecimento

Sui Yunren ,  

Wu Wei ,  

摘要

A tecnologia de armazenamento térmico por absorção pode mitigar efetivamente o descompasso temporal e de intensidade entre o fornecimento de energia renovável e a demanda por frio e calor, sendo que a seleção do fluido de trabalho é um fator chave que influencia o desempenho e a aplicabilidade do armazenamento. Este artigo estabelece um método de avaliação abrangente unificado para fluidos de trabalho em armazenamento térmico por absorção, realizando uma comparação sistemática das três gerações de materiais: sais inorgânicos tradicionais, líquidos iônicos e solventes eutéticos profundos. As performances abrangentes são avaliadas em termos de ciclos de fornecimento de frio/aquecimento, taxa de resposta, faixa de temperatura operacional e economia. Os resultados mostram que o fluido H2O-líquidos iônicos apresenta alta performance cíclica em ambos os modos de frio e calor; no modo frio, a densidade e eficiência de armazenamento do H2O-[EMIM][OAc] são as mais altas, atingindo 380 kJ/kg e 0,86 respectivamente; no modo calor, o H2O-[EMIM][EtSO4] apresenta a maior densidade e eficiência, atingindo 375 kJ/kg e 1,65 respectivamente. O tradicional H2O-LiBr possui boas propriedades de transferência térmica, porém sua faixa operacional é limitada por cristalização; com o aumento da temperatura de aquecimento, a temperatura mínima necessária para o acionamento do armazenamento aumenta, elevando as exigências de temperatura para a fonte térmica do sistema. Fluidos à base de amônia podem atender à demanda de refrigeração em baixas temperaturas abaixo de 0 ℃, o NH3-Glyceline no modo aquecimento apresenta densidade e eficiência de armazenamento de 227 kJ/kg e 1,61 respectivamente, possuindo uma ampla faixa operacional. Em termos econômicos, os solventes eutéticos profundos apresentam vantagem significativa, com o menor custo nivelado de armazenamento para H2O-Ethaline em vida útil do sistema de 15 anos, sendo 0,091 USD/(kW·h), uma redução de 36,5% em relação ao H2O-LiBr. Os resultados da pesquisa podem servir como referência para a seleção de fluidos de trabalho para armazenamento térmico por absorção em diferentes cenários de aplicação.

关键词

armazenamento térmico por absorção;fluido de trabalho;líquidos iônicos;solventes eutéticos profundos;densidade de armazenamento

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