太阳能蓄热技术

• ③化学反应储存
化学反应储存是利用化学反应的反应热的形式来 进行储热，具有储能密度高，可长期储存等优点。用于贮 热的化学反应必须满足：反应可逆性好，无副反应；反应 迅速；反应生成物易分离且能稳定贮存；反应物和生成物 无毒、无腐蚀、无可燃性；反应热大，反应物价格低等条 件。
• 实验研究过的几个反应：
• ①热量输入输出，储热材料温度基本保持不变 • ②相变温度与供热对象温度基本一致时，可大大 减少储存热量的损失。 • ③一般相变吸放的热量大，每千克几百千焦数量级，储存 相同热量所需相变材料质量约为水的1/3~1/4，或岩石的 1/5~1/20。
7.显热储能
• 显热是指物质在温度 上升或下降时所吸收 的热量，在这个过程 中物体本身并不发生 变化。 • 常用介 质：水、岩 石、土壤等。 • 用水作储热材料目前 广泛应用于太阳能热 利用上。
②相变储存
将相变储热材料应用于温室来储存太阳能始于80年代，相 变储存具有储能密度高，放热过程温度波动范围小等优点， 已经得到了越来越多的重视。 相变材料主要有CaCl•6H2O、NaSO4•10H2O和聚乙二醇。 太阳能热发电储热系统中的相变储热材料主要为高温水蒸 气和熔融盐，利用熔融盐作为储热介质具有温度使用范围 宽，热容量大，粘度低，化学稳定性好等优点，但盐类相 变材料在高温下对储热装置有较强的腐蚀性。现有研究表 明可以应用于空间太阳能热动力系统的相变材料主要为金 属及合金和氟盐及其共晶混合物等，目前研究较多的是氟 盐及其共晶混合物，但其液固相变转化时体积收缩较大及 热导率低的缺点，容易导致“热松脱”和“热斑”现象， 对储热装置的长期稳定非常不利。
Ⅱ、太阳能转化为电 能或者机械能。
Ⅰ、太阳能的直接储存
① 显热储存
显热储存原理简单，材料 来源丰富，成本低廉，是 研究最早，利用最广泛， 技术最成熟的太阳能热储 存方式。 常见储存方式：储水罐 （箱）、地下水窖。 储水罐（箱）一般用于太 阳能的短期储存，主要用 来提供生活热水。 地下水窖一般用于太阳能 的长期储存，而且成本低， 占地少，是一种很有发展 前途的储热方式。
• 光→电直接转换方式该方式是利 用光电效应，将太阳辐射能直接 转换成电能，光→电转换的基本 装置就是太阳能电池。太阳能电 池是一种由于光生伏特效应而将 太阳光能直接转化为电能的器件， 是一个半导体光电二极管，当太 阳光照到光电二极管上时，光电 二极管就会把太阳的光能变成电 能，产生电流。当许多个电池串 联或并联起来就可以成为有比较 大的输出功率的太阳能电池方阵 了。太阳能电池是一种大有前途 的新型电源，具有永久性、清洁 性和灵活性三大优点.太阳能电池 寿命长，只要太阳存在，太阳能 电池就可以一次投资而长期使用； 与火力发电、核能发电相比，太 阳能电池不会引起环境污染。
太阳能发电方式太阳 能发电有两种方式， 一种是光→热→电转 换方式，另一种是光 →电直接转换方式。
① 光→热→电转换方式通过利用 太阳辐射产生的热能发电，一 般是由太阳能集热器将所吸收 的热能转换成工质的蒸气，再 驱动汽轮机发电。前一个过程 是光→热转换过程；后一个过 程是热→电转换过程，与普通 的火力发电一样.太阳能热发电 的缺点是效率很低而成本很高， 估计它的投资至少要比普通火 电站贵5～10倍。
用地下水窖储存太阳能，可以用来提供生活热水 和冬季供暖。 德国汉堡生态村的联排住宅屋面上全部安装了太 阳能集热板，用来加热循环水。水加热后被贮存 到一个４５００平方米的地下保温水池里，贮存 的热水可供住在这里的１００多户居民的生活热 水和采暖。这个太阳能集热装置及地下保温水池 为生态村居民提供了５０％以上的热能，仅此一 项每年可节电８０００ｋｗｈ，可少排放１５８ 吨二氧化碳。
美国太阳能研究中心采用CaO与H2O，进行了小规模的储 热试验研究，指出化学反应储热系统约束条件苛刻，价格 偏贵，但认为氢氧化物与氧化物之间的热化学反应将是化 学反应储热的潜在。
CaO+H2O Ca(OH)2
放热 吸热
Ca(OH)2 CaO+H2O
天然气的太阳能热化学重整是使低链烃CH4与H2O或 CO2发生反应，重整后的产物主要是CO和H2的混合 物，太阳能通过吸热的化学反应储存为燃料的化学能， 反应产物（混合气）的热值得以提升。
CH4+H2O
吸热
CO+H2
CH4+CO
吸 2 热
CO+H2
澳大利亚国立大学提出一种储存太阳能的方式叫做 “氨闭合回路热化学过程”，在这个系统里，氨吸热 太阳能分解成氢与氮，储存太阳能，然后在一定条件 下进行放热反应，重新生成氨，同时放出热量。
NH4
吸热
放热
N2+H2 NH4
N2+H2
Ⅱ、太阳能发电
二、太阳能蓄热技术
太阳能储存含义 太阳能储存方法 总结
1.太阳能储存含义
• ①白天储存→晚上使用。 • ②晴天储存→阴天使用。 • ③夏天储存→冬天使用。
在太阳能有富裕的时候，储存起 富余的能量，在太阳能缺乏的时 候使用。
2.太阳能储存方法
①显热储存Biblioteka Baidu
Ⅰ、直接储存
②相变储 存 ③化学反应储存
2.抽水储能
• 该方法在水电站得到应 用，一般是在电力有剩 余时（例如夜晚），利 用多于电力把水从下游 重新抽回水库。在白天 用电高峰再用水力把电 发出来，从而保持电网 电力平衡。
3.飞轮储能
• 靠一个很重的飞轮高 速转动来储存动能， 这是科学界一直在研 究的课题，但尚没得 到广泛应用。
4.超导线圈储存电能
太阳能蓄热技术
主要内容
1.能量存储概述 2.太阳能蓄热技术 3.太阳能供暖用储热技术
一、能量存储概述
• • • • • • • 蓄电池 抽水储能 飞轮储能 超导线圈储能 化学储能 相变储热 显热储存
1.蓄电池
• 蓄电池是电能和化 学能相互转换的装置， 现在广泛运用在各个 领域，但总的来说价 格还是较昂贵储电量 有限，只能用在小用 电量的地方。
• 在接近绝对零度条件下，导体的电阻可 接近零，这就是超导现象。用超导体做 成的电圈可容可容纳巨大的电流量，从 而可储存大量电能。这是现在科研的前 沿课题。
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5.化学储能
• ①太阳能制氢气 • ②物质与水反应产生水化热，例如： CaO+H2O=Ca(OH)2+Q 56 18 74 Q=27.8kcal 100g 32.14g 132.14g
Ca(OH)2失水温度为580℃，聚光式太阳能可 以达到这个温度，但逆反应生成的高温氧化钙具 有大量显热和潜热，如何利用这部分能能量是难 解决的技术问题。
6.相变储热（潜热储能）
• 当物质状态变化，如固态变为液态、液态变为固 态时，具有吸放热的特性。所谓相变储热，就是 用物质相变吸收热量储热。 • 优点：