В китайском Дуньхуане на солнечной электростанции мощностью 10 МВт планируют использовать технологию подземного хранения холода для решения проблемы перегрева

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