마그네시아로의 나트륨 열전달은 저장 테스트를 받습니다.

Apr 15, 2023

게시일2022년 12월 5일2022년 12월 10일저자Susan Kraemer

ASTRI가 자금을 지원하는 벤치탑 규모의 나트륨 실험실에서 마그네시아 벽돌의 프로토타입 테스트. Image@열전달 유체로 나트륨을 사용하는 충전층 열에너지 저장 프로토타입 개발

태양광 연구자들은 액체 금속을 사용하여 적층된 세라믹 마그네시아 벽돌에서 열 에너지 저장을 테스트하고 있습니다. 나트륨, 열 전달 유체. 마그네시아 벽돌은 단일 저장 탱크의 포장층에 보관됩니다. 따라서 수온약층 저장소를 활용하여 뜨거운 상태와 "냉각된"(150°C) 상태의 액체 나트륨을 포함하게 됩니다.

중공업을 위한 집중 태양열(CST) 처리에는 고온 재료가 필요합니다. 액체 나트륨과 마그네시아는 모두 이러한 고온 에너지 저장에 매우 적합합니다.

에너지 저장의 필요성은 오늘날의 재생 에너지에서만 문제가 된 것이 아닙니다. 가스는 항상 광대한 지하 동굴에 저장되어 왔습니다. 석유는 거대한 지하 탱크와 국가 석유 매장량에 저장됩니다. 석탄은 발전소 밖에 쌓여 있거나 대륙을 천천히 이동하는 열차에 탑승하기를 기다립니다.

전력망을 위해서는 저장 공간이 필요합니다. 태양광 발전의 열적 형태인 CSP에서는 저장이 열적입니다. 뜨거운 용융염에서. 이는 열을 전달하고 약 560°C에서 저장합니다. 이러한 종류의 태양광 발전은 화력 발전소를 사용하여 석탄이나 원자력 발전소와 같은 증기로부터 전기를 생산합니다. 이러한 증기 터빈 시스템에는 약 400°C의 온도만 필요합니다.

이제 집중형 태양열(CST)이 산업 공정에 열을 공급하기 위해 화석 연료 연소를 대체하기 시작하면서 저장이 더욱 중요해졌습니다. 이러한 프로세스는 여름과 겨울, 800°C 이상의 높은 온도에서 24시간 내내 실행되어야 합니다.

더 높은 온도에 도달하기 위해 CST 연구원들은 열을 전달하고 뜨겁게 유지하는 새로운 기술을 조사하고 있습니다. 한 가지 방법은 작업을 두 가지 자료로 나누는 것입니다. 고온을 전달하는 데 가장 적합한 유체는 열을 가장 잘 저장할 수 있는 고체 물질을 가열할 수 있습니다.

이러한 이유로 CST 분야의 연구자들은 서로 잘 작동하고 더 높은 온도를 달성할 수 있는 열 전달 유체와 축열 재료를 연구하고 있습니다.

호주국립대학교(ANU) 팀이 새로운 조합 테스트를 제안합니다. 그들의 논문, 열 전달 유체로서 나트륨을 사용한 충전층 열 에너지 저장 프로토타입 개발 및 SolarPACES2022 프레젠테이션에서 그들의 작업을 설명합니다.

그들은 액체 나트륨을 열 전달 유체로 사용하고 세라믹으로서 대부분의 암석보다 열을 더 잘 흡수하고 유지할 수 있는 저가의 상업용 마그네시아 벽돌에 열을 저장하고 있습니다. 나트륨의 작업 범위는 100°C ~ 800°C이며, 용융염(290°C ~ 565°C)보다 훨씬 더 뜨겁고 작업 범위가 훨씬 넓습니다.

따라서 나트륨은 고온 성능과 넓은 액체 범위로 인해 잠재적으로 고온 시스템에 매우 흥미로운 유체라고 ANU 부교수인 Joe Coventry가 말했습니다. "그리고 마그네시아 벽돌은 750°C에서 나트륨과 접촉할 때 열역학적 안정성이 좋습니다. 또한 제강에서 내화 라이너로 사용되는 매우 표준적인 상용 제품입니다. 대량으로 구입할 수 있습니다. 공급에 대해 전혀 걱정할 필요가 없습니다."

FactSage에서 모델링한 후 유망한 세라믹을 식별합니다. 마그네시아 팀은 대학의 나트륨 실험실에서 벤치 규모 프로토타입을 제작했습니다. 여기서는 이 충전층 시스템의 성능 시뮬레이션의 정확성을 테스트합니다.

이러한 형태의 열에너지 저장에는 매우 높은 온도를 유지하는 암석, 자갈 또는 모래가 용기에 포장됩니다. 고체 물질은 가스 또는 액체 등의 열 전달 유체에 의해 가열됩니다. 공기나 초임계 CO2와 같은 가스는 매우 높은 온도를 전달할 수 있습니다.

열 전달 유체용 액체 금속이 포함된 충전층에 가장 적합한 세라믹을 찾는 것은 Klarissa Niedermeier가 이끄는 Karlsruhe Institute of Technology(KIT)의 액체 금속 실험실과 같은 고온 연구 관심 분야의 또 다른 분야입니다.