Thermische Speicherung mit Wasserdampf?

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Thermische Speicherung mit Wasserdampf?




von FALCON_12 » 03/11/22, 20:26

Guten Tag,


Wie einige von uns suchte ich nach Wärmespeicherlösungen. Beim Studium von PCMs (Phase Change Materials) bemerkte ich, dass die latente Wärme beim Übergang in den Dampfzustand von Wasser hoch war:

Um 1000 g Wasser vom Eiszustand in den Wasserzustand zu versetzen, werden 335 kJ benötigt
Um 1000 g flüssiges Wasser von 0°C auf 100°C zu erhitzen benötigt man 419 kJ
Um 1000 g flüssiges Wasser bei 100 °C in Dampf umzuwandeln, werden 2257 kJ benötigt

Es braucht also 5.4-mal mehr Energie, um Wasser in Dampf umzuwandeln.
genug, um seine Temperatur um 100°C zu erhöhen.

Bild

Wäre es dann möglich, diese Tatsache zu nutzen, um thermische Energie durch Entwicklung zu speichern?
ein Volumen V Wasser um seine Verdampfungstemperatur?

Ich habe auch gesehen, dass die Siedetemperatur von Wasser mit dem Druck abnimmt, während seine latente Wärme mit dieser Abnahme zunimmt, dies könnte es ermöglichen, bei einer niedrigeren Temperatur zu arbeiten (z. B. bei 0.2 bar kocht das Wasser bei 60 ° C und bei der bei gleicher Temperatur betrug seine latente Verdampfungswärme 2360 kJ/kg).

http://pravarini.free.fr/Images/Teb.jpg

http://pravarini.free.fr/Images/ChaleurLatente.jpg

Man könnte dann daran denken, Wärme in einem instrumentierten (Druck, Temperatur) und thermisch isolierten Tank zu speichern, der Wasser enthält, dessen Temperatur um den Siedepunkt oszillieren würde. Ich weiß, dass es im industriellen Maßstab Dampfspeicher gibt. Gibt es gleichwertige Systeme für Einzelpersonen? könnten wir so ein System nicht selbst bauen? (Dampfkochtopf...)
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Christophe
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Re: Thermische Speicherung




von Christophe » 03/11/22, 20:34

New York und wahrscheinlich andere amerikanische Ballungsräume (zu prüfen) verwenden Dampfnetze für Fernwärme ... also ja, Wasserdampf ist eine gute Möglichkeit, Wärme zu speichern (und zu transportieren) ...

Die Kehrseite: Aus dem Gedächtnis nimmt 1 Gramm Wasserdampf (bei 100.1°C) 400-mal mehr Volumen ein als dasselbe Gramm bei 99.9°C...

Sie müssen also den Druck erhöhen, um interessante Wärmemengen zu haben ... in kleinen Volumina ...
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Re: Thermische Speicherung




von sicetaitsimple » 03/11/22, 21:46

Christophe schrieb:Die Kehrseite: Aus dem Gedächtnis nimmt 1 Gramm Wasserdampf (bei 100.1°C) 400-mal mehr Volumen ein als dasselbe Gramm bei 99.9°C...

Nun ja, es gibt kein Wunder.
Ich habe die Zahlen nicht überprüft, aber wenn 1 kg Dampf bei gleicher Temperatur tatsächlich viel mehr kJ enthält als 1 kg Wasser, nimmt es auch viel mehr Volumen ein ...
In Bezug auf New York müssen Sie nicht so weit gehen. Aus dem Gedächtnis sendet die CPCU (Pariser Stadtheizungsgesellschaft) Dampf aus ihren Produktionseinheiten mit etwa 25 bar und 240 °C. /- 2 °C).
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Re: Thermische Speicherung




von FALCON_12 » 13/11/22, 11:35

sicetaitsimple schrieb:
Christophe schrieb:Die Kehrseite: Aus dem Gedächtnis nimmt 1 Gramm Wasserdampf (bei 100.1°C) 400-mal mehr Volumen ein als dasselbe Gramm bei 99.9°C...

Nun ja, es gibt kein Wunder.
Ich habe die Zahlen nicht überprüft, aber wenn 1 kg Dampf bei gleicher Temperatur tatsächlich viel mehr kJ enthält als 1 kg Wasser, nimmt es auch viel mehr Volumen ein ...
In Bezug auf New York müssen Sie nicht so weit gehen. Aus dem Gedächtnis sendet die CPCU (Pariser Stadtheizungsgesellschaft) Dampf aus ihren Produktionseinheiten mit etwa 25 bar und 240 °C. /- 2 °C).



Danke für die Auskunft. Ich habe im Netz eine Tabelle gefunden, die sich mit diesen Fragen befasst.

https://www.thermexcel.com/french/tables/vap_eau.htm

Ich träumte davon, mir einen Tank mit einem Volumen V=67 m3 (4.05³) vorzustellen, der einem Druck P von 30 bar standhalten könnte. In einen solchen Tank würden, wenn ich das richtig verstanden habe, genau 100 Liter Wasser verdampft bei Tv=234°C passen. Die gespeicherte Energie wäre dann 280200 kJ oder 78 kWh wert.

Ich habe keine Vorstellung vom mechanischen und thermischen Widerstand der Tanks, ist es möglich, einen Druck von 100, 200 oder 300 bar zu verwenden? Bei 30 bar hört die Tabelle auf, aber V und Tv hätte ich gerne bei solchen Drücken bewertet. Ich habe nicht die mathematischen Gesetze, die diese Größen regeln, existieren sie überhaupt?

Ich würde versuchen, die Kurven später zu extrapolieren, um diese Frage zu beantworten. Vielleicht würde die Tankgröße vernünftig werden. Was die Temperatur betrifft, so darf sie die des Schmelzens von Stahl nicht überschreiten.
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Re: Thermische Speicherung mit Wasserdampf?




von Remundo » 13/11/22, 12:20

Wasserdampf ist aufgrund des Volumens und der erzeugten Drücke keine gute Möglichkeit, Wärme zu speichern.

Wenn Sie beispielsweise von 300 bar sprechen, benötigen Sie einen U-Boot-Rumpf in 3000 m Tiefe, um dem Druck standzuhalten. Aber um die Wärme zu halten, sollte diese Schale vollständig isoliert sein. Nichts Unmögliches, aber richtig schwer und teuer.

Vorzugsweise wird die latente Wärme von Salzen genutzt, die vom festen in den flüssigen Zustand übergehen.

Es handelt sich außerdem um eine erprobte Wahl in einigen konzentrierten Solarkraftwerken.

Die Art des zu schmelzenden Salzes wird nach mehreren Kriterien ausgewählt: Temperatur der Zustandsänderung, chemische Eigenschaften, Kosten...

Wenn die Wärme von einem Brennstoff stammt, ist die beste Art, sie zu „speichern“, die chemische Energie im Brennstoff zu halten und sie bei Bedarf zu verbrennen.

Die Hitze hat die Schurkerei, unwiederbringlich zu entkommen, auch wenn man Vorkehrungen trifft, es ist eine Frage der Zeit.

Ein weiterer Ansatz zur Wärmespeicherung (aber diesmal bei niedriger Temperatur) besteht darin, das Erdreich direkt in der zwischensaisonalen Nutzung zu nutzen: Siehe DLSC
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Re: Thermische Speicherung




von sicetaitsimple » 13/11/22, 12:53

FALCON_12 schrieb:Ich träumte davon, mir einen Tank mit einem Volumen V=67 m3 (4.05³) vorzustellen, der einem Druck P von 30 bar standhalten könnte. In einen solchen Tank würden, wenn ich das richtig verstanden habe, genau 100 Liter Wasser verdampft bei Tv=234°C passen. Die gespeicherte Energie wäre dann 280200 kJ oder 78 kWh wert.

Stimmen Sie grundsätzlich dem zu, was Remundo gesagt hat, wir lagern im Allgemeinen nicht in Form von Dampf, außer bei einigen Prozessen, bei denen ein erheblicher Bedarf an Dampf besteht, dieser jedoch nur von kurzer Dauer ist. Die Speicherung ermöglicht dabei, die Dampferzeugungseinheit nicht zu überdimensionieren.

Wenn Sie jedoch weiterhin "Spaß" mit einigen Berechnungen haben möchten:
- Ich denke, in Ihrer Berechnung ist ein Fehler von einem Faktor 10, es sind 1000 kg Dampf, die Sie in Ihrem Tank speichern könnten.
- Die Werte von 30 bar bis 100 bar sind auf der von Ihnen angegebenen Website auf einer anderen Seite verfügbar.

Viel Glück!
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Re: Thermische Speicherung mit Wasserdampf?




von Makro » 14/11/22, 14:00

FALCON_12 schrieb:Ich habe auch gesehen, dass die Siedetemperatur von Wasser mit dem Druck abnimmt, während seine latente Wärme mit dieser Abnahme zunimmt, dies könnte es ermöglichen, bei einer niedrigeren Temperatur zu arbeiten (z. B. bei 0.2 bar kocht das Wasser bei 60 ° C).


Die Siedetemperatur des Wassers sinkt, wenn der Druck sinkt... 0.2 bar, um sie auf der Erde zu haben... Nicht allzu möglich, selbst auf dem Everest muss man noch bei 0.35 sein... Um bei 0.2 bar zu sein, muss de Pa etwa sein 12000 m ....
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Das einzige, was sicher in die Zukunft. Es ist, dass es möglicherweise die Chance, dass es unseren Erwartungen entspricht ...


 


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