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纽卡斯尔三代英国:完全由植物原料油驱动的创新型三联产系统对于在英国和国外运营的孤立家庭和在电网系统外运营的企业具有巨大潜力。

由纽卡斯尔大学牵头的财团开发并由工程和物理科学研究委员会 (EPSRC) 资助,通过 RCUK 能源计划,小型冷热电联合系统旨在提供可靠的电力,而无需电源连接。

该系统产生的废热非常适合小型企业和企业,尤其是发展中国家的应用,用于冷却和加热,以回收最大量的能量。

同时,团队在系统中加入了先进的电力存储,使其效率更高,更能应对日常波动的电力需求。

该联盟还包括来自利兹大学、阿尔斯特大学和三所中国大学的研究人员。

纽卡斯尔大学的托尼·罗斯基利教授解释说:“挑战在于设计一个系统,该系统可以同时满足更可预测的供暖和热水需求,以及小住宅中千变万化的电力需求。

“我们的解决方案是在系统中加入先进的电力存储,包括电池和最新的超级电容器,并结合创新的系统控制。”

匹配需求

虽然大型企业多年来一直使用热电联产装置,但在小型场所,打开泵或水壶等设备可以在几秒钟内将电力负载增加几倍,试图与竞争者相匹配电力和热量的需求会严重影响机组的效率。

重要的是,在设计系统之前,该团队记录了家庭每分钟的能源使用情况。根据该财团的说法,以前的研究通过在更长的时间范围内平均需求而丢失了重要的细节。

例如,在典型的英国房屋中,当需要热水和空间供暖时,供暖需求基本稳定。相比之下,一天中的大部分时间电力消耗可以徘徊在 100 瓦左右,但在几秒钟内达到 7 千瓦或更高的峰值,而且只持续一两分钟。

由纽卡斯尔牵头的财团开发的解决方案是一种持续高效运行的发电机,与电力存储系统相耦合,以便在需要时轻松匹配电力需求的尖峰。废热通过热水箱收集和储存,以满足供暖和热水的需求。通过吸收式冷却器进行制冷或空调的冷却也可以利用废热。

“能源存储解锁了最有效地利用三代发电系统的关键,”Roskilly 教授补充道。

由生物燃料提供动力

为了使该系统更环保,更适合发展中国家,该团队还展示了该系统可以由生物燃料提供动力。

“我们希望避免使用生物柴油或其他来自原材料的高度加工燃料来运行三联产系统。因此,相反,我们开发了一个系统来使用从压榨作物种子中获得的油,例如来自麻风树和巴豆的油。”

这些作物可以在恶劣的环境和劣质土地上生长,因此非常适合为发展中国家提供燃料,因为种植它们不会对粮食生产产生不利影响。

在 EPSRC、DFiD 和 DECC 资助的后续研究中,Tony Roskilly 正在探索如何在发展中国家的小农场使用三联产系统来冷藏和加工粮食作物,以减少收获后的损失。

纽卡斯尔团队目前正在检查该系统在“原始”植物油研究中运行的长期性能,并正在与制造商进行讨论,以期将该设计商业化。

为期三年半的低温储能生物燃料微型发电项目已获得 EPSRC 超过 113 万英镑的资金。

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