Перспективы применения тепловых накопителей в коммунальной энергетической инфраструктуре

Бойко Екатерина Евгеньевна   Бык Феликс Леонидович   Иванова Елизавета Михайловна   Илюшин Павел Владимирович   

Одним из направлений повышения энергоэффективности при производстве электрической и тепловой энергии является применение когенерационных установок (КГУ), что обусловлено увеличением доли полезного отпуска тепловой энергии в системы теплоснабжения. На крупных теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), как правило, применяют паротурбинные установки, служащие источниками тепловой энергии для отопления и горячего водоснабжения в городах с высокой концентрацией тепловой нагрузки. В малых и средних городах основными источниками тепловой энергии являются котельные. С появлением на рынке современных газопоршневых и газотурбинных установок можно прогнозировать создание на их основе мини-ТЭЦ. Для повышения их топливной эффективности целесообразно использовать в составе коммунальной энергетической инфраструктуры сезонные тепловые накопители (ТН) с целью снижения объемов тепловых выбросов в межотопительный период.

Статья опубликована в журнале «Проблемы прогнозирования», №3 2024

Литература/References

  1. Бойко Е.Е., Бык Ф.Л., Илюшин П.В., Мышкина Л.С. Эффективность теплоснабжения муниципальных образований // Известия РАН. Энергетика. 2023. № 4. С. 66-78. [Bojko E.E., Byk F.L., Ilyushin P.V., Myshkina L.S. Heat Efficiency in Municipalities // Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Energetika. 2023. No. 4. Pp. 66‑78. (In Russ.)]. DOI: 10.31857/S0002331023040040.
  2. Города России. 2011-2023. URL: города-россия.рф
  3. Бык Ф.Л., Илюшин П.В., Мышкина Л.С. Прогноз и концепция перехода к распределенной энергетике в России // Проблемы прогнозирования. 2022. № 4 (193). С. 124-135. [Byk F.L., Ilyushin P.V., Myshkina L.S. Forecast and Concept for the Transition to Distributed Generation in Russia // Problemy prognozirovaniya. 2022. No. 4(193). Pp. 124-135. (In Russ.)] DOI: 10.47711/0868-6351-193-124-135.
  4. Шлапаков В. Проблемы теплоснабжения в постреформенной российской энергетике // Энергетика и промышленность России. 2022. № 6 (386). URL: https://www.eprussia.ru/epr/386/4450194.htm [Shlapakov V. Problemy teplosnabzshrenia v postreformennoi rossiiskoi energetike // Energetika i promyshlennost Rossii. 2022. No. 6 (386). (In Russ.)]
  5. Богданов А.Б. Национальные показатели энергоэффективности России. Некоммерческое партнерство инженеров АВОК. URL: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=4648 [Bogdanov A.B. Nacional’nye pokazateli jenergojeffektivnosti Rossii. Nekommercheskoe partnerstvo inzhenerov AVOK. (In Russ.)]
  6. GazEcos. 2023. URL: https://www.gazecos.ru/microturbines.html
  7. Navarro J.P.J., Kavvadias K.C., Quoilin S., Zucker A. The joint effect of centralised cogeneration plants and thermal storage on the efficiency and cost of the power system // Energy. 2018. No. 149. Pp. 535-549.
  8. Ali H., Tauseef-Ur-Rehman, Arıcı M. et al. Advances in thermal energy storage: Fundamentals and applications // Progress in Energy and Combustion Science. 2023. No. 100. Р. 101109.
  9. Lepiksaar K. et al. Improving CHP flexibility by integrating thermal energy storage and power-to-heat technologies into the energy system // Smart Energy. 2021. No. 2. Р. 100022.
  10. Holmér P. et al. Impacts of thermal energy storage on the management of variable demand and production in electricity and district heating systems: a Swedish case study // International Journal of Sustainable Energy. 2020. No. 39. Pp. 446-464.
  11. Mahon H., O’Connor D., Friedrich D., Hughes B. A review of thermal energy storage technologies for seasonal loops // Energy. 2022. No. 239. Р. 122207.
  12. Schüppler S., Fleuchaus P., Blum P. Techno-economic and environ-mental analysis of an Aquifer Thermal Energy Storage (ATES) in Germany // Geothermal Energy. 2019. No. 7. Pp. 1-24.
  13. Beaufait R. et al. Techno-Economic Analysis of a Seasonal Thermal Energy Storage System with 3-Dimensional Horizontally Directed Boreholes // Thermo. 2022. No. 2. Pp. 453-481.
  14. Cariaga C. Aquifer thermal storage project planned in Berlin, Germany. ThinkGeoEnergy. 11.09.2023. URL: https://www.thinkgeoenergy.com/aquifer-thermal-storage-project-planned-in-berlin-germany/
  15. Fleuchaus P., Schüppler S., Bloemendal M., Guglielmetti L., Opel O., Blum P. Risk analysis of high-temperature aquifer thermal energy storage (HT-ATES) // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2020. No. 133. Р. 110153.
  16. Bakr M., van Oostrom N., Sommer W. Efficiency of and interference among multiple Aquifer Thermal Energy Storage systems; A Dutch case study // Renewable Energy. 2013. No. 60. Pp. 53-62.
  17. Talarek K., Knitter-Piątkowska A., Garbowski T. Challenges for district heating in Poland // Discover Energy. 2023. No. 3. DOI: 10.1007/s43937-023-00019-z. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s43937-023-00019-z
  18. Drijver B., Bakema G., Oerlemans P. State of the art of HT-ATES in The Netherlands / European Geothermal Congress: Proceedings. Den Haag, Netherlands, 2019. URL: https://www.researchgate.net/publication/348526569
  19. 19. Бердников Р., Холкин Д., Чаусов И. Оптимизация систем энергоснабжения удаленных и изолированных территорий за счет управления энергетической гибкостью // Энергетическая политика. 25.01.2023. URL: https://energypolicy.ru/optimizacziya-sistem-energosnabzheniya-udalennyh-i-izolirovannyh-territorij-za-schet-upravleniya-energeticheskoj-gibkostyu/energetika/2023/17/25/ [Berdnikov R., Holkin D., Chausov I. Optimizacija sistem jenergosnabzhenija udalennyh i izolirovannyh territorij za schet upravlenija jenergeticheskoj gibkost’ju. Jenergeticheskaja politika. 25.01.2023. (In Russ.)] URL: https://energypolicy.ru/optimizacziya-sistem-energosnabzheniya-udalennyh-i-izolirovannyh-territorij-za-schet-upravleniya-energeticheskoj-gibkostyu/energetika/2023/17/25/
  20. Султангузин И.А., Христенко Б.А., Чайкин В.Ю., Яцюк Т.В., Кругликов Д.А., Яворовский Ю.В., Нечаев А.Н., Скоробатюк А.В. Сезонный аккумулятор теплоты и холода для системы энергоснабжения здания // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. 2021. № 3. С. 39-44. [Sultanguzin I.A., Hristenko B.A., ChajkinV.Ju., Jacjuk T.V., Kruglikov D.A., Javorovskij Ju.V., Nechaev A.N., Skorobatjuk A.V. Sezonnyj akkumuljator teploty i holoda dlja sistemy jenergosnabzhenija zdanija. Santehnika, Otoplenie, Kondicionirovanie. 2021. No. 3. Pp. 39-44. (In Russ.)]
  21. Li Z. et al. Applications and technological challenges for heat re-covery, storage and utilization with latent thermal energy storage // Applied Energy. 2021. No. 283. Р. 116277.
  22. Guelpa E., Verda V. Thermal energy storage in district heating and cooling systems: A review // Applied Energy. 2019. No. 252. Р. 113474.
  23. Akhmetov B. et al. Thermal energy storage systems – review // Bulgarian Chemical Communication. 2016. No. 48. Pp. 31-40.
  24. Hayatina I., Auckaili A., Farid M. Review on the Life Cycle Assessment of Thermal Energy Storage Used in Building Applications // Energies. 2023. No. 16. Pp. 1170-1186.
  25. Li Z. et al. Applications and technological challenges for heat recovery, storage and utilisation with latent thermal energy storage // Applied Energy. 2021. No. 283. Р. 116277.
  26. Podara C.V., Kartsonakis I.A., Charitidis C.A. Towards phase change materials for thermal energy storage: classification, improvements and applications in the building sector // Applied sciences. 2021. No. 11. Рр. 1490-1515.
  27. Danehkar S., Yousefi H. A comprehensive overview on water-based energy storage systems for solar applications // Energy Reports. 2022. No. 8. Рp. 8777-8797.
  28. Портал осезонном хранении тепла. URL: https://www.saisonalspeicher.de/home/projekte/projekte-in-deutschland/hannover/ [Portal o sezonnom hranenii tepla].