Эффективно ли хранить электрическую энергию в виде тепла? Опции

[Sci-lib]

Эффективно ли хранить электрическую энергию в виде тепла?

Возобновляемые источники энергии, такие как ветер или солнечный свет, не способны дать постоянной мощности. Поэтому для коммерческого использования подобных технологий необходимо организовать промежуточные хранилища, позволяющие запасать на будущее часть ...

Читать подробнее

[mechanic]

Продолжу предыдущий пост. Я остановился на том, что полученную от нерегулярно работающего источника электроэнергию мы без потерь превратили в энергию тепловую и для предотвращения дальнейших потерь тепловой энергии теплоноситель (рабочее тело) теплоизолировали, сохранив возможность передачи работы. (Адиабатическая система.)
Далее, вопрос состоит в том, что мы с этой законсервированной энергием будем делать. Тут я полностью согласен с VikDemakov, который заметил, что цель не сформулирована корректно.
Если мы хотим использовать накопленную тепловую энергию для целей отопления, то бог в помощь, нет никаких проблем. В этом случае в качестве телоносителя лучше всего выбрать воду, имеющую самую высокую теплоемкость среди жидкостей, самую дешевую, позволяющую отказаться от замкнутого цикла работы устройства, а при наличии водопровода использовать давление воды для прокачки рабочего тела через отопительную систему.
Гораздо сложнее дело обстоит, если мы захотим получить от ранее нагретого тела работу обратно.
Просто так превратить один джоуль тепла в один джоуль работы невозможно, в силу второго начала термодинамики, поскольку этот процесс необратим. Но и без второго начала можно показать невозможность полного извлечения работы из эквивалентного по энергии количества тепла.
Первый закон термодинамики (частное выражение закона сохранения энергии) в одной из своих формулировок гласит:
Тепло, полученное системой извне (Q*) последовательно обращается на изменение внутренней энергии системы (U2-U1) и на выполнение (отдачу) внешней работы (AL*):
Q*=(U2-U1) +AL*
В этой формулировке закона необычным является слово последовательно Действительно , если процесс идет без изменения внутренней энергии системы, то без предупреждающего слова последовательно окажется, что тепло обращается на выполнение внешней работы. А это глубокое заблуждение, которое никак не отражено в обычных курсах физики, как школьных. так вузовских. Говорить о превращении тепла в работу можно в том смысле слова, что численные величины работы и тепла равны.
В действительности, положительная работа выполняется за счет потенциальной энергии системы - так называемых деформационных координат , (например, за счет увеличения объема), а подвод тепла лишь компенсирует связанное с этим уменьшение внутренней энергии системы,
эквивалентное совершенной работе.
Что из вышесказанного следует? Наверное то, что вода в жидком состоянии не сможет совершать работу в цилиндре, так как занимает в сосуде постоянный объем и практически несжимаема. Следовательно, рабочее тело должно находиться в газообразном или парообразном состоянии.
Допустим, что мы заменили воду на идеальный или какой-либо реальный газ.
Посмотрим сколько энергии чисто теоретически мы сможем извлечь из нашей системы.
Максимальный (практически недостижимый КПД) кругового цикла:

КПД=1-T2/T1

где T1 - температура нагревателя, T2-температура холодильника.
Прмемем T1=363К, T2 =293К, получим максимально возможный (теоретический) КПД=1-293/363=0,2=20%
Как показывает опыт на мощных электростанциях при теоретическом кпд 60%, реальный кпд редко превышает 30%, стало быть в нашем случае он не превысит 10%.
В случае получения электроэнергии сдедует учесть кпд генератора, а это где-то 60%. В итоге кпд всей установки составит 6%.
Это то, что называется, подсчитали - прослезились.