Pesquisadores da Universidade de Coimbra, Portugal, projetaram várias baterias de cano (CBS) com base nos ciclos de Rankine Organic Rankine.
As baterias Kano são sistemas que armazenam energia elétrica na forma de energia térmica através de meios de armazenamento de energia, como água ou sal fundido, e convertem energia térmica em energia elétrica quando necessário. Esses sistemas incluem sistemas de armazenamento de energia do ar líquido (LAEs), sistemas de armazenamento de energia térmica bombeados (PTES) com base em Breton ou Rankine, armazenamento Lamm-Honigmann (um sistema baseado na tecnologia de adsorção que cobra e descarrega energia térmica e elétrica) e sistemas baseados no aquecimento e circulação de potência integrada.
所有这些存储技术都允许广泛的应用 ， 例如套利业务、辅助服务或电网内的调峰。
Os cientistas simularam vários sistemas por meio de otimização única e multi-objetiva para obter energia, incêndio e eficiência econômica e usaram 16 combinações diferentes de fluidos de trabalho ecológicos.
“O CB é uma tecnologia de armazenamento de energia para eletricidade elétrica-térmica que converte a energia restante em calor, aquecendo ou resfriando o sistema de armazenamento de energia térmica (TES). O calor armazenado pode ser convertido de volta à energia elétrica quando necessário”, explicam os estudiosos. “O CB é dividido em três zonas de energia térmica: TEES de armazenamento (alta e baixa temperatura), fonte de calor e radiador.”
A equipe propôs seis soluções de combinação HP-ORC que podem ser executadas como CB. O sistema 1 é o sistema mais básico, incluindo uma bomba de calor compactada a vapor (VCHP) e um orc simples. O sistema 2 adiciona um dispositivo de armazenamento de calor ao HP, o sistema 3 adiciona um dispositivo de armazenamento de calor ao ORC e o sistema 4 adiciona um dispositivo de armazenamento de calor ao HP e ORC. O sistema 5 usa uma bomba de calor de dois estágios com câmara de flash, enquanto o System 6 usa um HP de dois estágios e um orc regenerativo térmico.
Quatro fluidos de trabalho diferentes foram testados no lado de alta pressão e no lado do Ciclo Orgânico de Rankine (ORC), respectivamente, e um total de 16 combinações possíveis foram obtidas. Especificamente, eles são R1224YD (Z), R1234ZE (Z), R1336MZZ (z) e R1233ZD (E). Esses sistemas foram desenvolvidos no MATLAB 2024A, assumindo que o VCHP e o ORC estão em operação em estado estacionário; Não há perda de calor e perda de pressão no trocador de calor; A eficiência do compressor e do expansor é constante; e a água atua como um fluido de transferência de calor em fontes de calor, armazenamento de energia e fontes de frio.
Primeiro, uma otimização de objetiva única é realizada em todas as combinações possíveis de seis configurações do sistema e 16 pares de fluidos de trabalho. Cada combinação é otimizada por três objetivos únicos-energia, incêndio e economia. Um novo método de pontuação é usado para determinar sistematicamente o par ideal de configuração de fluido de trabalho.
Os resultados da simulação mostram que a bomba de calor regenerativa e a configuração do ORC (Sistema 4) sempre fornecem os melhores resultados em todas as combinações de fluidos, provando que é mais adequado para a tecnologia em comparação com outros sistemas. Entre eles, R1233ZD (E) -R1233ZD (E) tem o maior desempenho geral, seguido por R1234ZE (Z) -R1224YD (z). Bombas de calor básicas e ORsA configuração C (Sistema 1) usa R1336mzz (Z) -R1336mzz (z) com o menor desempenho.
Com base nessa análise, a equipe realizou otimização multi-objetiva para o sistema 4, usando R1233ZD (E), tanto no lado de alta pressão quanto no lado do ciclismo de Rankine orgânico. De acordo com suas descobertas, eles pesavam a eficiência da viagem de ida e volta e o custo do nivelamento de armazenamento de energia (LCOs). No entanto, o design ideal atinge uma eficiência de ida e volta de 57,43% e o custo de nivelamento (LCOs) de 0,649 euros (US $ 0,73)/kWh.
“A eficiência pode atingir 81,30% sem afetar significativamente o desempenho geral. Além desse nível, outras melhorias são desnecessárias à medida que o desempenho cai rapidamente”, disse a equipe. “Para pequenos bancos de laboratório, os LCOs correspondentes ao ponto ideal de design são de 1,093 euros por kWh, mas espera -se que diminua em uma escala maior”.
Seus resultados de pesquisa são publicados na revista Energy Conversão e gerenciamento: X intitulado “Otimização e design multi-objetivos de baterias kano para aplicações de armazenamento de energia”.
Estudiosos da Universidade Técnica dinamarquesa propuseram um estudo de 2023 que usa baterias kano para converter usinas a carvão em produção de energia renovável.
Outra equipe de pesquisadores da Dinamarca também analisou como usar as baterias Kano para armazenar energia renovável em seu país e descobriu que esses dispositivos só podem fazer contribuições significativas sob certos limites de custo.