Kimyasal Enerji Depolama Sistemleri

Kimyasal reaksiyonların ısısını kullanan termal enerji depolama teknolojisi, diğer termal enerji depolama teknolojilerinden daha yüksek enerji verimli prosesler gerçekleştirme olanağına sahiptir [1]. Kimyasal reaksiyonların depolama sistemleri olarak kullanılmasının başlıca avantajı potansiyel olarak yüksek enerji yoğunluğudur.

Foster M.[2] ‘e göre kalay oksit / kalay (SnOx / Sn) reaksiyonlarında, reaksiyon aşağıdakiler göz önünde bulundurularak pratik ve teknik olarak uygulanabilir:

SnO2 + 2CH4 + ısı→ Sn + 2 CO + 4 H2                                                                  (R1)

Sn + 2 H2O → SnO2 + 2 H2 + ısı                                                                             (R2)

Konsantre güneş enerjisi reaktördeki sıcaklığı artıracaktır (Şekil 1). Reaksiyon (R1) 980 K’da gerçekleştirilir ve SnO2 CH4 ile indirgenir. Bu sıcaklıkta, SnO2 katıdır (toz) ve solar reaktörde sıvı Sn’nin üstünde yüzer. Bu, güneş reaktörünün konseptini ve yapısını önemli ölçüde basitleştirir.

CH4 ilavesi, SNOx ayrışmasını üretir ve 980 K’deki Sn sıvısı, bir depoda depolanır. Bulutlu periyotlarda veya gecelerde, Sn ısı değiştiriciden geçer. Soğuk Sn, H2O buharının eklendiği, yer reaksiyonu (R2) içeren bir depoya gönderilir. Bu şekilde, işlemi tekrar başlatmak için SnO2 yeniden kazanılabilir.

Bu cihazın kritik noktası, reaksiyonların kinetik davranışıdır [3]. Her ne kadar reaksiyon güneş enerjisi ile mümkün olsa da, teknik olarak bu yol hala geliştirilmemektedir ve araştırmanın arttırılması gerekmektedir.

Amonyak, diğer uygulamalar arasında gübrelerin ve temizlik maddelerinin üretiminde kullanılan keskin kokulu bir gazdır. Amonyak üretimi, dünyanın en büyük kimyasal proses endüstrilerinden biridir ve yılda 125 milyon tondan fazla üretilmektedir. Modern bir amonyak tesisinde, amonyak sentezi dönüştürücülerinden gelen ekzotermik reaksiyon ısısı rutin olarak geleneksel Rankine çevrim sistemlerinde elektrik enerjisi üretimi için uygun olan aşırı ısıtılmış buharlara dönüştürülür [4].

Bu sistemde, sıvı amonyak (NH3), güneş enerjisi enerjisini emdiği için bir enerji depolama (endotermik) kimyasal reaktöründe ayrıştırılır [5]. Daha sonraki bir zamanda ve yerde, reaksiyon ürünleri, hidrojen (H2) ve nitrojen (N2), yeniden sentezlenen amonyak için Casinomaxi bir enerji salıcı (ekzotermik) reaktörde reaksiyona girer (Şekil 2) [6].

2NH₃ + ISI→ N₂ + 3H₂                                                                              (R3)

N₂ + 3H_2 → 2NH₃ + ISI                                                                              (R4)

KAYNAKÇA

• Van Berkel J. Thermal energy storage for solar and low energy buildings, Spain; Lleida; 2005.
• Foster M. Theoretical investigation of the system SnO_x/Sn for the thermochemical storage of solar energy. In proceedings of the 11^th International symposium on concentrated solar power and chemical energy technologies; 2002.
• Foster M. Theoretical investigation of the system SnO_x/Sn for the thermochemical storage of solar energy. In proceedings of the 11^th International symposium on concentrated solar power and chemical energy technologies; 2002.
• Kreetz H. A solar-driven ammonia-based thermochemical energy storage system. Solar Energy 1999; 67; 309-16.
• Lovegrove K, Kreetz H, Luzzi A. The first ammonia based solar thermochemical energy storage demonstration. Physique 1999; 9; 581-6.
• Romero M. Solar de Almeria; 2002.

Mert ARIK

Sürdürülebilirlik için yenilenebilir enerji sistemleri ilgili gelişmeleri okumayı, araştırmayı seven bir makina mühendisi