CAE의 기본 원칙에는 다음과 같은 단계가 포함됩니다.
• 압축 :공기 압축기를 사용하여 공기가 압축 (즉, 주변으로 또는 주변으로 또는 주변에서 심각한 열 전달없이)으로 압축되어 온도가 증가합니다.
• 냉각 :압축 공기를 열교환기를 사용하여 주변 온도로 냉각시켜 압축 중에 발생하는 열을 제거하고 부피를 더 줄입니다.
• 보관 :냉각 된 압축 공기는 소금 동굴, 고갈 된 가스 저수지 또는 대수층과 같은 적절한 지하 저장 시설에 저장됩니다.
• 확장 :필요할 때, 저장된 압축 공기는 터빈을 통해 더 낮은 압력으로 확장되어 저장된 잠재적 에너지를 운동 에너지로 변환합니다.
• 발전 :확장 된 공기는 발전기를 통과하여 로터가 회전하고 전기를 생산합니다.
• 열 회수 :터빈의 배기 공기에는 여전히 열 형태의 에너지가 포함되어 있으며, 이는 열교환기를 사용하여 압축기로 들어가는 공기를 예열하기 위해 회수 할 수 있습니다. 이것은 시스템의 전반적인 효율성을 향상시킵니다.
공식을 설명하려면 다음 매개 변수가있는 CAES 시스템을 고려하십시오.
• 초기 공기 압력 :1 atm
• 최종 공기압 :10 ATM
• 초기 공기 온도 :25 ° C
• 최종 공기 온도 :35 ° C
• 터빈 효율 :80%
• 생성기 효율성 :90%
• 공기 압축기 및 열교환 기의 전반적인 효율 :85%
1. 압축 작업 :공기를 압축하는 데 필요한 작업은 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
압축 작업 =(p2v2 -p1v1)/n,
P1과 P2가 초기 및 최종 압력 인 경우, V1 및 V2는 초기 및 최종 볼륨이며 'N'은 공기의 다소 외수 (약 1.4)입니다.
2. 냉각 작업 :냉각 공정이 등방성 (일정한 압력)이고 완벽한 열 전달을 가정하면 압축 공기를 냉각시키는 데 필요한 작업은 다음과 같습니다.
냉각 작업 =M * C_V * (T2 -T1),
T1과 T2가 초기 및 최종 온도 인 경우, M은 공기 질량이고 C_V는 일정한 부피 (약 718 j/kg-k)에서 공기의 비열입니다.
3. 열 회수 :터빈의 배기 공기에서 회수 할 수있는 열은 다음을 사용하여 계산할 수 있습니다.
열 회수 =M * C_P * (T3 -T4), 여기서 T3은 배기 온도, T4는 압축기로 유입되는 공기의 온도이고 C_P는 일정한 압력 (약 1004 j/kg -k)에서 공기의 비열입니다.
4. 발전 :터빈에 의해 생성 된 전력은 다음과 같습니다.
power =m * (H1 -H2) * n,
여기서 H1 및 H2는 터빈의 입구 및 출구에서 공기의 특정 엔탈피이며 $ \ eta $는 터빈 효율입니다.
전체 시스템 효율은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
시스템 효율 =(압력 출력 / 압축 + 냉각 작업)
주어진 숫자 값을 연결함으로써 이러한 각 수량을 계산하고 CAES 시스템의 전체 시스템 효율을 결정하십시오.
