Возобновляемая тепловая энергия - Renewable thermal energy - Wikipedia

Возобновляемая термальная энергия

Тип	Энергия
Принцип работы	Термодинамика
Первая продукция	1800-е годы

Возобновляемая тепловая энергия это технология сбора тепловая энергия из возобновляемого источника энергии для немедленного использования или для хранения в тепловая батарея для дальнейшего использования. Самой популярной формой возобновляемой тепловой энергии является солнце, и солнечная энергия собирается солнечными коллекторами для нагрева воды, зданий, бассейнов и различных процессов. Другим примером возобновляемой тепловой энергии является система геотермального или наземного теплового насоса (GHP), в которой тепло, накопленное в земле летом, извлекается из земли для обогрева здания в другое время года. Эта примерная система является «возобновляемой», потому что источник избыточной тепловой энергии - это надежно повторяющийся процесс, который происходит каждый летний сезон.

История возобновляемых тепловых систем

Солнечная энергия веками использовалась для отопления жилищ и для производства горячей воды до того, как был открыт дешевый природный газ. Он привлек внимание во время и после нефтяного эмбарго 1973 года, когда инженеры исследовали способы производства тепловой энергии из возобновляемых источников вместо ископаемого топлива. История использования земли в качестве источника тепла более недавняя и приобрела известность в последние годы, особенно в сельской местности, где может быть недоступно отопление на природном газе. Внешняя кора Земли представляет собой Тепловая батарея который поддерживает среднюю температуру, равную средней температуре воздуха в этом месте. Эта «средняя температура земли» представляет собой комбинацию баланса солнечной энергии от солнца, тепловой энергии ядра Земли и потерь тепла из-за теплопроводности, испарения и излучения. На графике справа показана карта «средней температуры земли» в некоторых местах на территории США.^[1]

Солнечные возобновляемые источники тепла

Солнечная энергия считается самой популярной формой возобновляемой тепловой энергии в мире. Солнечная тепловая энергия обычно собирается жидкостными или воздушными солнечными коллекторами. Жидкостные солнечные коллекторы используются для нагрева воды для горячего водоснабжения, технологических процессов и бассейнов. Во всем мире используются миллионы солнечных систем водоснабжения. Воздушные солнечные коллекторы обычно используются для обогрева зданий и для таких процессов, как сушка сельскохозяйственных культур. Коллекторы воздуха обычно встроены в стены, выходящие на южную сторону, чтобы максимизировать низкие углы солнечного света зимой, когда зданиям в холодном климате требуется отопление.

Наземные возобновляемые источники тепла

Основная статья: Теплообменник с заземлением

Подземный теплообменник (GHEX) - это участок земли, который используется в качестве тепловой батареи годового цикла. Эти тепловые батареи представляют собой неизолированные участки земли, в которые помещены трубы для передачи тепловой энергии. Энергия добавляется к GHEX, пропуская через трубы текучую среду с более высокой температурой и, таким образом, повышая температуру местной земли. Энергия также может быть получена из GHEX, пропуская жидкость с более низкой температурой по тем же трубам.

Термобатареи GHEX выполнены в двух формах. На рисунке выше изображен так называемый «горизонтальный» GHEX, где траншея используется для размещения некоторого количества трубы в замкнутом контуре в земле. GHEX также образуются путем бурения скважин в земле вертикально или горизонтально, а затем трубы вставляются в виде замкнутого контура с U-образным изгибом на дальнем конце контура. Эти просверленные тепловые батареи GHEX также иногда называют «скважинными системами хранения тепловой энергии».

Тепловая энергия может быть добавлена ​​к тепловой батарее GHEX или снята с нее в любой момент времени. Тем не менее, они чаще всего используются в качестве «тепловой батареи годового цикла», где энергия извлекается из здания в течение летнего сезона для охлаждения здания и добавляется к GHEX, а затем эта же энергия позже извлекается из GHEX в зимний сезон для обогрева здания. Этот годовой цикл добавления и вычитания энергии очень предсказуем на основе моделирования энергии обслуживаемого здания. В этом режиме используется тепловая батарея. Возобновляемая энергия источник, поскольку энергия, добытая зимой, будет возвращена в GHEX следующим летом в постоянно повторяющемся цикле. Эта тепловая батарея годового цикла представляет собой теплоаккумулятор, работающий на солнечной энергии, потому что это тепло от солнца летом выводится из здания и хранится в земле для использования в следующем зимнем сезоне для обогрева.

Возобновляемые источники тепла в новостях

В сентябре 2015 года штат Нью-Йорк сделал большой шаг, создав новый офис под названием «Директор по возобновляемой термальной энергии».^[2] Директор компании Renewable Thermal в Нью-Йорке будет курировать команду, которая будет помогать компаниям в разработке и внедрении возобновляемых низкоуглеродных систем охлаждения и отопления. Штат Нью-Йорк считает эту инициативу важным компонентом стратегии NYSERDA по созданию зданий с нулевым потреблением энергии, которые производят такое же количество энергии, как и потребляют. Это также будет способствовать дальнейшему продвижению Нью-Йорка к созданию автономных энергетических рынков для чистых, возобновляемых технологий.

Возобновляемая тепловая энергия была основным ресурсом во многих штатах по стандартам портфеля возобновляемых источников энергии.^[3] В отчете говорится: «Программы государственного стандарта портфеля возобновляемых источников энергии (RPS) исторически были сосредоточены на производстве электроэнергии. Однако некоторые штаты начали включать возобновляемые источники тепловой энергии для производства тепла в свои RPS как способ поддержки развития и роста рынка солнечной тепловой энергии, биомасса, геотермальные и другие возобновляемые тепловые технологии ». Далее: «Возобновляемая тепловая энергия имеет многие из тех же преимуществ, что и другие возобновляемые технологии, включая улучшение качества воздуха, экономическое развитие и создание рабочих мест, а также содействие региональной энергетической безопасности».

Важность возобновляемых источников тепла

В недавней статье^[4] Билл Новак, исполнительный директор отраслевой торговой группы NY-GEO, заявил: «Согласно недавно принятому энергетическому плану штата Нью-Йорк, сжигание на месте (в основном для отопления зданий) является причиной 35 процентов выбросов парниковых газов ископаемого топлива. в штате Нью-Йорк. На производство электроэнергии в штате приходится только 18 процентов. Мы решительно поддерживаем очистку производства электроэнергии в Нью-Йорке, но подчеркиваем, что возобновляемая тепловая энергия - это следующая волна в сопротивлении изменению климата ».

Смотрите также

• Хранение тепловой энергии
• Система сезонного накопления тепловой энергии
• Солнечное тепло воздуха
• Геотермальный тепловой насос

Рекомендации

1. [1], Карта средней температуры земли в США
2. [2], NYSERDA объявляет, что Донован Гордон возглавит усилия по расширению рынков возобновляемого охлаждения и отопления в Нью-Йорке, 16 сентября 2015 г.
3. [3], Возобновляемая тепловая энергия в государственных стандартах портфеля возобновляемых источников энергии, апрель 2015 г.
4. [4], Новые счета могут изменить правила игры New York Geothermal, 15 сентября 2015 г.