溶融塩エネルギー貯蔵とその応用展望の詳細な紹介
Detailed Introduction of Molten Salt Energy Storage and Its Application Prospects
https://www.tycorun.com/ 2023.05.21
新エネルギーの設備容量は大規模に増加するが、太陽光発電や風力発電などの新エネルギーは出力が不安定であったり、発電曲線と消費電力曲線が一致しないなどの欠点があるため、蓄電システムの活用が推奨されている。蒸気部門では、従来の化石燃料の大部分が依然として使用されている。
環境保護へのプレッシャーが高まるにつれて、代替アプローチを見つける必要がある。溶融塩エネルギー貯蔵には、大きな熱容量、強い熱伝導率、安定した特性、優れた経済性などの重要な利点がある。また、蒸気供給の分野でも幅広い応用の可能性がある。
その特性に基づいて、この技術は環境保護と低炭素、省エネルギーと排出削減、効率的な利用の利点があり、大規模な推進と適用に値する。溶融塩エネルギー貯蔵は熱容量が大きく経済性が良いと言う利点があり、蒸気供給分野で幅広い応用の可能性を秘めている。
1．溶融塩エネルギー貯蔵の特徴
溶融塩は塩が溶けた液体のことを指し一般的な溶融塩は無機塩の温度が融点以上に上昇したときに形成される溶融体を指す。優れた熱伝達およびエネルギー貯蔵媒体として、溶融塩には次の利点がある：
● 幅広い温度範囲で使用可能である
溶融塩はさまざまな異なる元素塩と混合して、異なる融点を持つ溶融塩を形成し、さまざまな作業条件のニーズを満たすことができる。
● 飽和蒸気圧が低い
溶融塩は熱安定性に優れているため、その作動温度範囲ではほぼ大気圧で作動し、加圧下で作動させる必要がない。
● 高いエネルギー容量密度
溶融塩の温度範囲が広いため、使用温度は400℃以上に達することがあり、大きな温度差が得られ、エネルギー貯蔵密度には明らか利点がある。
● 低粘度
動作温度範囲では、溶融塩の流動性は水と同様であるため、ポンプの消費量が削減され、エネルギーが節約される。安定性が良く長寿命溶融塩エネルギー貯蔵は原理的に溶融塩材料自体の顕熱を利用するものであり、化学変化は起こさない。
● 安価で入手しやすい
溶融塩は、1つまたは複数の種類の塩の混合物であり、埋蔵量が非常に豊富で、原料源が広範囲であり、明らかなコスト上の利点がある。
● 熱伝導率が高く、熱伝達能力が高い
溶融塩は使用温度での熱伝導率が高く、流体や水などの媒体として使用するとより対流的な熱交換が行われる。熱交換能力は固体蓄熱や相変化蓄熱よりも強力であり、熱交換器の体積を大幅に削減できる。
溶融塩の優れた特性に基づいて、エネルギー貯蔵技術の分野では、このようなエネルギー貯蔵方法には固有の利点があると考えられており、溶融塩材料とシステム機器は溶融塩エネルギー貯蔵の中核となる。
２．溶融塩システムの動作原理
溶融塩エネルギー貯蔵システムは、主に溶融塩加熱装置、溶融塩エネルギー貯蔵装置、溶融塩熱交換装置、水処理システム、ポンプバルブ、計器パイプライン・システム、制御システムなどで構成されている。
溶融塩エネルギー貯蔵技術は、太陽熱エネルギー、地熱エネルギー、産業廃熱、低級熱、渓谷電力などを貯蔵する媒体として溶融塩エネルギー貯蔵材料を使用することによって徐々に開発された新興技術である。
時間、空間、強度における熱エネルギーの需要と供給の不一致によって引き起こされる問題を解決し、システム全体のエネルギー利用率を最大化するために、熱エネルギーを必要なときに熱エネルギーの形で放出する。
３．溶融塩エネルギー貯蔵の利点
溶融塩エネルギー貯蔵には多くの重要な利点があり、幅広い応用の可能性がある。メリットは次の通りである：
● 機器の稼働率を向上させる
エネルギー供給側とユーザー側の需要と供給の矛盾を効果的に解決し、エネルギー利用を向上させることができ、新しいエネルギー消費と蒸気供給の分野で最も価値のあるエネルギー貯蔵技術の1つである。
● 熱伝導性に優れている
溶融塩エネルギー貯蔵技術の中核は、溶融塩エネルギー貯蔵材料、加熱装置、補助支援装置などで構成される。特に使用温度範囲では水に近い性質を持ち、優れた伝熱性とエネルギー貯蔵媒体である。
● 太陽熱発電と組み合わせる
新しいエネルギー源は大規模な生長傾向にあるが、技術の断続的かつ分散的な性質により、一部のエネルギー源をリサイクルするための成熟した手段が不足している。したがって、新エネルギー設備の価値を高め、エネルギー利用を向上させる必要がある。
電池エネルギー貯蔵の寿命が短く、エネルギー貯蔵密度が低いため、大規模な開発と利用が制限される。溶融塩エネルギー貯蔵は、エネルギー貯蔵密度が高く、耐用年数が長く、メンテナンスが簡単で経済性が高いと言う利点があり、広く注目を集めている。
２つの利点を組み合わせることで、より優れた用途を実現できる。溶融塩エネルギー貯蔵は、電池の助けを借りて家庭用分野にも導入できる。エネルギー貯蔵システムとオフグリッド太陽電池を組み合わせることで、さらに多くの事を達成できる。これまでのところ、溶融塩エネルギー貯蔵の事例は少ない。しかし、溶融塩エネルギー貯蔵の上記の利点に基づいて、この種のプロジェクトは近い将来に大規模に推進されるであろう。
４．溶融塩エネルギー貯蔵の応用展望
● 新たなエネルギー消費
政策要因に基づいて、中国は将来的に太陽光発電と風力発電の利用を増すであろう。しかし、これらの新エネルギー源は不連続性や山谷差が大きいなどの特徴があり、開発規模が制限されることが多い。
従来は、電力網の大小差に対応するため、発電コストが上昇し、設備の稼働率が低かった。エネルギー資源と電力消費の持続的かつ健全な発展を達成するこれまでのところ、は困難である。
エネルギーを貯蔵し、新しいエネルギーを吸収するための溶融塩技術の使用、風力エネルギー、太陽エネルギー、および通常は吸収できないその他のエネルギーの大規模なリサイクルは、新エネルギーの長期的な開発に役立つ。熱エネルギー貯蔵の利用は、新エネルギーの利用率を向上させ、新エネルギーを吸収するための重要な手段の1つである。
溶融塩エネルギー貯蔵は、加熱または冷却プロセスにおける材料の温度差を利用して熱エネルギー貯蔵を実現する顕熱貯蔵技術である。
動作温度範囲全体にわたって蓄熱材は液体状態を維持し、このシステムには幅広い用途、安全性、安定性という利点がある。大規模な中高温蓄熱技術の第一選択である。
● 工業用蒸気供給分野
エネルギー貯蔵技術では、化学エネルギー貯蔵、相変化エネルギー貯蔵、その他の技術が研究のホット・スポットであるが、材料自体の伝熱性能が低く、エネルギー貯蔵密度が低いため、その開発は制限されるであろう。
電力貯蔵密度は熱エネルギー貯蔵密度の1/10に過ぎないが、電気エネルギー貯蔵の価格は熱エネルギー貯蔵の10倍以上であり、大規模利用には適していない。
顕熱エネルギー貯蔵の一種として溶融塩エネルギー貯蔵は開発段階で完成に近づき、大規模な推進の段階にある。溶融塩の優れた特性により、溶融塩エネルギー貯蔵は中高温蒸気供給の分野で大きな利点を持っている。
５．プロジェクト適用事例の紹介
現在、中国で完了した溶融塩エネルギー貯蔵プロジェクトはすべて太陽熱発電に利用されている。エネルギー貯蔵のための太陽エネルギー加熱溶融塩の使用、エネルギー貯蔵のための低谷電気加熱溶融塩の使用、およびその技術は家庭用エネルギー貯蔵に適用される。
システムの中核となる設備は、溶融塩エネルギー貯蔵タンク、溶融塩加熱装置、熱交換装置である。溶融塩は凝固点の低い特殊な混合溶融塩である。その主なワ－クフローは次の通りである。夜間の谷間では、低コストの電気エネルギーが熱エネルギーに変換されて蓄えられる。
日中にガスが使用される場合、溶融塩エネルギー貯蔵システムは熱交換器を通して蒸気を供給する。システムの経済性を考慮し、システムのセキュリティを確保するためである。熱交換設備全体を吊り上げる方式を革新的に採用し、溶融塩パイプラインと溶融塩関連設備を一括して吊り上げる。
システムが動作していないときは、すべての溶融塩が溶融塩エネルギー貯蔵タンクに確実に戻るようにすることができ、システム内の塩をコーミングする問題を効果的に解決し、コーミング装置の数を減らすことができる。同時に、システムのセキュリティを確保し、コストを節約することもできる。
６．結論
クリーン･エネルギー目標の文脈では、排出削減が重要な目標となっている。風力発電と太陽光発電の利用比率が大規模に増加し、その結果、風力と光がある程度放棄されることになるため、エネルギー貯蔵技術はより開発の機会を得るであろう。
溶融塩エネルギー貯蔵および蒸気供給技術は、問題を解決し、排出量を削減するための実行可能な方法を提供し、これは有望な技術的手段である。プロジェクト事例からも経済効果が大きいことが分かる。同時に、汚染物質の排出を大幅に削減できる。
