Die Rolle von Transformatoren in der thermochemischen Speicherung ist ebenso wichtig wie in konventionellen Energiesystemen. Da ein Transformator wichtig ist, um das Energiespeichersystem mit dem Stromnetz zu verbinden, trägt er dazu bei, eine effektive und einfache Energieübertragung von Energiequellen zu ermöglichen.
TCES umfasst Energiespeichertechniken, die auf reversiblen chemischen Reaktionen mit hoher Energiedichte basieren. In diesem Tutorial werden wir TCES und die Bedeutung von Transformatoren als wichtige Komponenten detailliert erläutern. Lassen Sie uns beginnen.
Überblick über die thermochemische Energiespeicherung (TCES)
Bei der hohen Erzeugung erneuerbarer Energien haben Erzeugungsbatterien Kapazitätsbeschränkungen für Energiespeicherung.. Deshalb werden thermochemische Energiespeichertechniken eingesetzt, die die Eigenschaft haben, eine große Menge Energie über längere Zeiträume zu speichern, ohne eine Isolierung zu benötigen.
Der Prozess hängt von der Enthalpie der reversiblen chemischen Reaktion ab. Das Arbeitsprinzip von TCES wird im nachstehenden Diagramm erklärt, wo zum Laden der Speichereinheit Wärme an die endotherme Reaktion abgegeben wird, und das Ergebnis getrennt gespeichert wird. Wiederum kombinieren sich Energiebedarf und das Ausgangsprodukt zur Reaktionsenthalpie.
In diesem Prozess finden Lade- und Entladezyklen in verschiedenen Reaktoren durch Speichertanks statt. Für den ersten Reaktor liefert das Laden des Reaktors Wärme. Feste Materialien reagieren mit zweiten festen Komponenten und gasförmigen Materialien; als Ergebnis wird Wasserdampf freigesetzt.
Für Speicherzwecke gelangt die zweite Komponente in den zweiten Reaktor, wo Wasser vorhanden ist. Auf diese Weise wird die gespeicherte Energie freigesetzt. So endet der thermochemische Zyklus, und er kann wieder beginnen, indem das erste Material in den ersten Reaktor eingegeben wird.
Komponenten und Materialien von TCES-Systemen
Die für TCES verwendeten Materialien müssen einige Eigenschaften aufweisen, wie ungiftig, kostengünstig zu sein und reversible Reaktionen zu ermöglichen. Die Reaktion erfolgt bis zu 200 Grad für einen stabilen Zyklus.
Diese Funktion hilft, Wärme von niedrigen bis hohen Temperaturen zu speichern, wie Solarenergie und Wärme, die aus Industrieabfällen erzeugt wird.
Komponenten des TCes-Systems
Reaktanten:
- Häufig verwendete Reaktanten sind metallische Oxide und Salzhydrate, die reversibles Laden und Entladen zur Energiespeicherung und -freisetzung durchführen.
Reaktor
- Ein Reaktorbehälter, in dem eine chemische Reaktion stattfindet. Sein Design hilft, Wärme- und Stoffübertragung für Lade- und Entladeprozesse zu steuern.
Wärmetauscher
- Wärmetauscher existieren mit dem Reaktor und übertragen Wärme von der Flüssigkeit, die im System zirkuliert, um Wärme bereitzustellen.
Steuerungssysteme
- Für hochgradig effiziente chemische Reaktionen und vollständige Prozesskontrolle werden Komponenten wie Druckmessgeräte, Durchflussmesser usw. verwendet, um Systemdrücke, Temperatur und Durchflussrate zu steuern.
Transformatoren
- Das wichtigste Element ist das Transformator das das Spannungsniveau aufrechterhält, und die elektronischen Schaltungen führen die Energieumwandlung und -lieferung durch.
TCES vs. Speichertechnologien
| Speichertechnik | Energiedichte | Speicherdauer | Effizienz | Energieverluste | Reifegrad | Verwendungen | Vorteile | Einschränkungen | Transformatoranforderungen (Leistung & Design) |
| Thermochemische Energiespeicherung (TCES) | Sehr hoch | Lang | Mittel | Sehr niedrig | Niedrig bis mittel | Wärmespeicherung, industrielle Wärme, solarthermisch | Hohe Energiedichte, minimale Verluste bei Langzeitspeicherung | Komplexes System, hohe Kosten | Hohe Isolationsstärke, Spannungshubmerkmale, geringe Leerlaufverluste, effektives Wärmemanagement und zuverlässiger Betrieb über lange Betriebszyklen |
| Sensible Wärmespeicherung | Niedrig bis mittel | Kurz | Hoch | Hoch | Hoch | Warmwassergeräte, Fernwärme | Niedrige Kosten, einfache Technologie | Großes Volumen erforderlich, erhebliche Wärmeverluste | Niederspannungstransformatoren mit hoher Effizienz, starkem Kühldesign und durchgehender Betriebsfähigkeit für Hilfsgeräte |
| Latente Wärmespeicherung | Moderat | Mittel | Mittel bis hoch | Niedrig bis mittel | Mittel | Temperaturregelung, thermisches Puffern | Stabiler Temperaturbetrieb, kompakte Größe | Materialdegradation, begrenzte Lebensdauer | Stabile Spannungsregelung, kompaktes Design, moderate Isolierklasse und kompatibel mit elektrischen Heizungssystemen und Steuerungssystemen |
| Batterien | Hoch | Kurz- bis Mittelfrist | Sehr hoch | Niedrig | Hoch | Netzspeicher, Elektrofahrzeuge, Notstromversorgung | Schnelle Reaktion, hohe Effizienz | Hohe Kosten, begrenzte Lebensdauer | Genaues Spannungsmanagement, hohe Effizienz, elektrische Isolation, geringe harmonische Verzerrung und starke Kurzschlussverarbeitung |
| Wasserstoffspeicherung | Sehr hoch | Lang | Niedrig bis mittel | Niedrig | Mittel | Power-to-Gas, Transport, industrielle Anwendungen | Geeignet für langfristige und saisonale Speicherung | Hohe Umwandlungsverluste, Infrastruktur- und Sicherheitsherausforderungen | Hohe Zuverlässigkeit, geringere Verluste, Überlastfähigkeit und Einhaltung von Sicherheits- und Netzanschlussstandards |
Transformatoren in TCES-Systemen
Ein Transformator ist das Hauptkomponent eines Energiespeichersystems, insbesondere des TCES-Systems, durch Änderung von Strom- und Spannungsniveaus.
Spannungsanpassung und Stromqualität
- Die Hauptfunktion des Transformators für thermochemische Speicherung besteht darin, das erforderliche Spannungsniveau mit guter Leistung im System aufrechtzuerhalten. Komponenten, die im System arbeiten, verwenden Spannungsniveaus und Leistungsanforderungen, sodass der Transformator das Niveau entsprechend diesen Anforderungen anpasst.
- Ein solcher Transformator erhöht das Spannungsniveau für die Übertragung über längere Strecken gemäß der Lastanforderung und regelt damit das Leistungssignal für die Bereitstellung von qualitativ hochwertiger Energie.
Umwandlung und Verteilung von Energie
- Ein weiterer Transformator fungiert für das Energiespeichersystem, um Energie umzuwandeln und zu verteilen. Je nach Systemanforderungen wird der in dem TCES-System erzeugte Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt, und Transformatoren spielen eine wichtige Rolle in dieser Umwandlung. Mit diesem Transformator wird sichergestellt, dass die Energieverteilung mit geringeren Verlusten erfolgt.
Integration mit dem TCES-SYSTEM
- In erneuerbaren Energiequellen sind Transformatoren wichtig, da die in dem Energiespeichersystem gespeicherte Energie eine niedrige Eingangsleistung für die Transformatoren liefert, aber die Transformatoren sie in hohe Spannung für die Last umwandeln. Grundsätzlich sorgt ein Transformator für den Energiefluss zwischen dem Energiespeichersystem und der Erzeugungsstelle.
Netzanbindung
- Transformatoren stellen auch starke Netzverbindungen mit der Versorgung her. Bevor jedoch eine Verbindung des Energiespeichersystems mit dem Netz hergestellt werden kann, ist eine Synchronisierung mit der Netzmontage erforderlich. Da die benötigte erzeugte Energie die gleiche Frequenz wie die Netzfrequenz haben muss. Transformatoren sorgen für sanfte und synchronisierte Verbindungen zwischen dem Netz und dem System.
Wärmemanagementeffizienz im TCES-System
Für eine genaue Übertragung von Energie von einem Transformator zu einem Netz im TCES-System ist das Wärmemanagement wichtig. Da hochwärmegenerierende Reaktoren und hochstromverbrauchende Geräte für thermische Energiespeichersysteme betrieben werden, wirkt sich diese Wärme auch auf den Transformator mit eigener Wärme aus, weshalb Faktoren für das Wärmemanagement unter diesen Bedingungen vorhanden sein müssen.
Die fortschrittliche Transformatorstruktur ist mit Materialien gestaltet, die Energieverluste vermeiden, und die Wickelmaterialien verwalten Wärme mit angemessener Isolierung. Auf diese Weise funktioniert das System weiterhin, da der Transformator den Energiefluss während des Ladens und Entladens aufrecht erhält.
Anwendungen und Vorteile für TCES-Betreiber
Lastspitzenabdeckung
- Energiespeicherung während der Nebenstunden und Lieferung an die Last während der Spitzenstunden wird als Lastspitzenabdeckung bezeichnet. Der Transformator sorgt dafür, dass die Energie vom Netz zum Speicher und während der Lastnachfrage vom Speicher zum Netz geliefert wird, indem er die hohe Last im Netz und die Energiekosten senkt.
Erneuerbare Verbindungen
- Die während der Solar- und Windgenerierung erzeugte Energie kann hoch sein und im System gespeichert werden, aber beim Freisetzen kann sie niedrig sein. Der Transformator sorgt dafür, dass das Spannungsniveau der Lastnachfrage aufrechterhalten wird.
Netzunabhängige Systeme
- Netzunabhängige Systeme sehen sich ebenfalls Spannungsfluktuationen gegenüber, die durch Transformatoren für die Energieversorgung von Häusern, Büros und Gebäuden aufrechterhalten werden.
Hochtemperatur-TCES-Gleichrichtertransformatorprojekt
Projektübersicht
In diesem Projekt wurde ein 6000 kVA Gleichrichtertransformator hergestellt und für ein hochthermisches thermochemisches Energiespeicherprojekt in den USA geliefert. Die Hauptfunktion des Transformators bestand darin, die Funktionsweise des 5 MW-Ladesystems und des 850 VDC-Gleichstrombuss zu unterstützen, um eine angemessene Energie für eine zuverlässige Energieumwandlung für den Energiespeicherprozess bereitzustellen.
Transformator Design
Der Transformator verfügt über ein 3-phasiges Dualsekundärdesign, das eine Dd0/Dy11 hat Vektorgruppe. Er reduziert eine mittlere Eingangsspannung von 13,8 kV auf zwei 610 V Sekundärausgänge, was das Funktionieren eines 12-Puls-Gleichrichter-Systems verursacht. Diese Designkonfiguration reduziert die harmonische Verzerrung und erhält die Effizienz des Systems.
Elektrische Leistung und Konformität
In diesem Transformator werden Aluminiumwicklungen verwendet, die mit UL-zertifizierten Komponenten konstruiert sind, um die Projektanforderungen und die US-Regulierungsanforderungen zu erfüllen.
Mechanisches Design und Umweltschutz
Dieser Transformator ist in einem wetterfesten Gehäuse untergebracht und ist staubdicht, was ihm hilft, unter verschiedenen Temperaturbedingungen zu arbeiten, wie -30°C bis +50°C, und in Installationshöhen von bis zu 1.600 Metern.
Projektergebnis
Dieses Projekt zeigt unsere Fähigkeit, maßgeschneiderte, hochkapazitäte Gleichrichtertransformatoren in fortschrittlichen Energiespeicherprojekten zu liefern, indem wir hohe elektrische Leistungen bereitstellen und internationale sowie amerikanische Standards einhalten.
Fazit
Thermochemische Energiespeicherung (TCES) umfasst verschiedene Komponenten und vor allem Transformatoren, die Spannungsebenen aufrechterhalten und eine sichere Übertragung ins Netz ermöglichen, indem sie die Wärmeerzeugung und ihre Auswirkungen auf die Spannung steuern. In der thermochemischen Energiespeicherung werden Hochleistungstransformatoren bevorzugt, die hohe Effizienz und eine kontinuierliche Versorgung für netzunabhängige und netzgebundene Systeme bereitstellen.
Transformatoren sind ein wichtiges Element für das effektive und sichere Funktionieren von Energiespeichersystemen. Daelim Transformer stellt Hochleistungstransformatoren zur Verfügung, die für Energiespeicherprojekte konzipiert sind, was die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Speicherquellen wie hybriden Installationen, Batterien und thermochemischen Systemen erleichtert. Durch die vollständige Optimierung des Designs und der Struktur des Transformators hilft Daelim, die wichtigen Merkmale für die Steigerung der Systemeffizienz und den sicheren Betrieb zu erhalten, wie Spannungsregelung, elektrische Isolation und niedrige Leistungsverluste.
Daelim-Transformatoren bieten eine einfache Stromübertragung über längere Distanzen, um eine reibungslose Integration mit dem Netz zu ermöglichen, was ein zuverlässiges Gesamtsystem schafft und die Wahrscheinlichkeit von Störungen minimiert. Sie sind also hilfreich für hohe Effizienz, einfache Energiespeicherung und die Durchführung von Übertragungen ohne Auswirkungen, wie bei netzgestützten Speichersystemen, auch im größeren Maßstab.
English
Polish
German