Научный архив: статьи

В статье представлен детальный технико-экономический анализ криогенного аккумулятора энергии, работающего по циклу Гейландта. На основе разработанной математической модели, включающей уравнения теплового баланса теплообменников, работы компрессора и детандера, определены оптимальные параметры системы. Модель учитывает коэффициенты теплопередачи и термодинамические свойства рабочего тела. Расчеты проводились с шагом по давлению 1 бар и шагом по параметру M 0,05. Установлено, что при доле отводимого рабочего тела M = 0,7 и давлении 51 бар достигаются минимальные удельные энергозатраты 0,1272 кВт при стоимости оборудования 5047,8 $. Проведенный сравнительный анализ с циклом Линде выявил ключевые преимущества схемы Гейландта в диапазоне средних давлений (50–300 бар). Особое внимание уделено исследованию влияния параметра M на эффективность системы — показано, что его увеличение свыше 0,7 приводит к снижению общего КПД. Экономическая оценка выполнена с использованием современных моделей расчета стоимости: для компрессора, теплообменников и детандера. Результаты включают: 1 — графики зависимости энергопотребления и стоимости от давления; 2 — фронт Парето для многокритериальной оптимизации; 3 — таблицу оптимальных параметров (M = 0,7, P = 51 бар); 4 — сравнительные характеристики с циклом Линде. Основной вывод исследования: цикл Гейландта демонстрирует лучшие показатели энергоэффективности в области средних давлений (50–100 бар), обеспечивая на 12–15 % меньшие энергозатраты по сравнению с традиционными решениями. Полученные результаты имеют практическую значимость для проектирования промышленных криогенных систем хранения энергии, особенно в комбинации с возобновляемыми источниками