Almacenamiento isotermo
En un proceso de compresión isotermo, el gas en el sistema está mantenido en una temperatura constante por todas partes. Esto necesariamente requiere extracción de calor del gas, el cual de otra forma experimentaría un aumento de temperatura debido a la energía aquello ha sido añadido al gas por el compresor. Esto calienta la extracción puede ser conseguida por intercambiadores de calor (intercooling) entre etapas subsiguientes en el compresor. Para evitar energía malgastada, el intercoolers tiene que ser optimizado para transferencia de calor alto y gota de presión baja. Naturalmente esto es solo una aproximación a una compresión isoterma, desde la calefacción y la compresión ocurre en fases discretas. Algunos compresores más pequeños pueden aproximar compresión isoterma incluso sin intercooling, debido a la proporción relativamente alta de área de superficie a volumen del cuarto de compresión y la mejora resultante en disipación de calor del cuerpo de compresor él.
Para obtener un proceso de almacenamiento isotermo perfecto, el proceso tiene que ser reversible. Esto requiere que la transferencia de calor entre el entorno y el gas ocurren sobre una diferencia de temperatura infinitesimal pequeña. En aquel caso, hay no pérdida de energía en el proceso de transferencia del calor, y así que el trabajo de compresión puede ser completamente recuperado tan trabajo de expansión: 100% eficacia de almacenamiento. sin embargo, en la práctica siempre existe una diferencia de temperatura en cualquier proceso de transferencia del calor, por lo que la eficiencia energética del proceso comienza a disminuir con cada diferencia en cada proceso, esto implica que la eficiencia final del almacenamiento será inferior al 100%.
Para estimar el trabajo/de expansión de la compresión en un proceso isotermo, pueda ser supuesto que el aire comprimido obedece la ley gasista ideal,.
De un proceso de un estado inicial Un a un final estatal B, con constante de temperatura absoluta, uno encuentra el trabajo requerido para compresión (negativo) o hecho por la expansión (positivo), para ser.
Dónde , y tan, . Aquí, es la presión absoluta,
es el volumen del barco, es la cantidad de sustancia de gasista (mol) y es la constante gasista ideal.
Ejemplo.
Cuánta energía puede ser almacenada en un 1 bar (0,1 MPa) m³ barco de almacenamiento en una presión de 70 barras (7.0 ), si la presión ambiental es 1 barra (0.10 MPa). En este caso, el trabajo de proceso es.
La señal negativa significa que el trabajo está hecho en el gas por el entorno. Irreversibilidades de proceso (como en transferencia de calor) resultará en menos energía siendo recuperado del proceso de expansión que está requerido para el proceso de compresión. Si el entorno es en una temperatura constante, por ejemplo, la resistencia térmica en el intercoolers significará que la compresión ocurre en una temperatura un poco más alta que la temperatura ambiental, y la expansión ocurrirá en una temperatura un poco más baja que temperatura ambiental. Así que un sistema de almacenamiento isotermo perfecto es imposible de conseguir.
Adiabático (isentrópico) almacenamiento
Un proceso adiabático es un dónde hay ninguna transferencia de calor entre el fluido y el entorno: el sistema es insulated en contra transferencia de calor. Si el proceso es además internamente reversible (liso, lento y frictionless, al límite ideal) entonces además sea isentropico.
Un sistema de almacenamiento adiabático hace fuera con el intercooling durante el proceso de compresión, y sencillamente deja el gasista de calentar arriba durante compresión, y así mismo para enfriar abajo durante expansión. Esto es atractivo, desde las pérdidas de energía asociaron con la transferencia de calor está evitada, pero el downside es que el barco de almacenamiento tiene que ser insulated en contra pérdida de calor. Lo También tendría que ser mencionado que turbinas y compresores reales no son isentropic, pero en cambio tener un isentropico con una eficacia de alrededor del 85%, con el resultado que ronda-eficacia de almacenamiento del viaje para sistemas adiabáticos es también considerablemente menos de perfecto.
Termodinámica de sistema de almacenamiento grande
Sistemas de almacenamiento de la energía a menudo utilizan cavernas subterráneas grandes. Esto es el diseño de sistema preferido , debido al volumen muy grande, y por ello la cantidad grande de energía que puede ser almacenado con único un cambio de presión pequeño. El espacio de caverna puede ser fácilmente insulated, comprimido adiabatically con cambio de temperatura pequeña (acercándose un sistema isotermo reversible) y pérdida de calor (acercándose un isentropic sistema). Esta ventaja es además del coste bajo de construir el sistema de almacenamiento gasista, utilizando las paredes subterráneas para asistir en contener la presión.
Recientemente ha habido desarrollado undersea insulated bolsas de aire, con propiedades termodinámicas similares a almacenamiento de caverna subterráneo grande.[27].