Репортаж от Wedoany，Исследователи предложили использовать технологию сезонного подземного хранения холода для решения проблемы перегрева конденсатора на солнечной тепловой электростанции мощностью 10 МВт в Дуньхуане, Китай. Результаты моделирования показывают, что данное решение может повысить эффективность выработки электроэнергии и сэкономить дефицитные водные ресурсы.
В Дуньхуане, провинция Ганьсу, концентраторная солнечная тепловая электростанция сталкивается с уникальной проблемой охлаждения. Высокие летние температуры снижают эффективность сухих воздушных конденсаторов, а использование водяного охлаждения невозможно из-за крайней нехватки воды. Зимой здесь суровые холода, летом — сильная жара, наблюдаются экстремальные сезонные перепады температур. Исследовательская группа предполагает накапливать зимний холод под землей для использования летом при охлаждении конденсатора.
Основой решения является скважинный теплообменник (Borehole Heat Exchanger, BHE) — вертикальные трубы, пробуренные в землю, по которым циркулирует жидкость, обменивающаяся теплом с окружающей породой. Зимой холодный воздух охлаждает жидкость, и холод накапливается в подземном грунте; летом горячая вода из конденсатора проходит через тот же трубный пучок, грунт поглощает тепло, и охлажденная вода возвращается в конденсатор без потребления пресной воды.
Для проверки осуществимости исследователи использовали программное обеспечение TRNSYS для динамического моделирования на основе типичных метеорологических данных Дуньхуана, отслеживая почасовую эволюцию температуры грунта, а также объемы накопления и извлечения холода. Результаты моделирования показывают, что по сравнению с традиционным водяным конденсатором система сезонного хранения холода может повысить КПД электростанции до 1,54%; по сравнению с сухим воздушным конденсатором — до 2,74%. При мощности 10 МВт повышение КПД на 1–2% означает значительную дополнительную выработку электроэнергии. Кроме того, данное решение позволяет существенно сократить расход пресной воды на испарительное охлаждение, что критически важно для засушливых регионов.
Технико-экономическая оценка включает капитальные затраты, расходы на техническое обслуживание, эксплуатационные расходы и срок окупаемости. Несмотря на высокие первоначальные затраты на бурение скважин, эксплуатационные расходы низки, что делает проект финансово осуществимым в течение всего жизненного цикла. Исследователи отмечают, что текущий анализ основан на моделировании, а реальные характеристики зависят от подземных геологических условий и требуют проверки на пилотных площадках.
Полная ссылка на исследование: Abbas, Z., Li, Y. & Wang, R. Numerical simulation of underground seasonal cold energy storage for a 10 MW solar thermal power plant in north-western China using TRNSYS. Front. Energy 15, 328–344 (2021). https://doi.org/10.1007/s11708-020-0676-1
