CAESの基本原則には、次の手順が含まれます。
•圧縮:空気は、空気圧縮機を使用して断熱的に圧縮されます(つまり、周囲との間での有意な熱伝達なし)。
•冷却:圧縮空気は、熱交換器を使用して周囲温度まで冷却され、圧縮中に発生した熱を除去し、その体積をさらに減らします。
•貯蔵:冷却された圧縮空気は、塩の洞窟、枯渇したガス貯水池、帯水層などの適切な地下貯蔵施設に保管されます。
•拡張:必要に応じて、保存された圧縮空気がタービンを介してより低い圧力に戻され、保存されたポテンシャルエネルギーを運動エネルギーに変換します。
•発電:拡張された空気は発電機を通過し、ローターが回転して電気を生成します。
•熱回収:タービンからの排気空気には、熱交換器を使用して回収するためにコンプレッサーに入る空気を予熱することができます。これにより、システムの全体的な効率が向上します。
式を説明するには、次のパラメーターを備えたCAESシステムを検討してください。
•初期空気圧:1 ATM
•最終空気圧:10 ATM
•初期気温:25°C
•最終気温:35°C
•タービン効率:80%
•ジェネレーターの効率:90%
•エアコンプレッサーと熱交換器の全体的な効率:85%
1。圧縮作業:空気を圧縮するために必要な作業は、式を使用して計算できます。
圧縮作業=(p2v2 -p1v1)/n、
ここで、P1とP2は初期および最終圧力であり、V1とV2は初期および最終ボリュームであり、「N」は空気のポリトロピック指数(約1.4)です。
2。冷却作業:冷却プロセスが等変量(一定の圧力)であると仮定し、完全な熱伝達を仮定すると、圧縮空気を冷却するために必要な作業は次のとおりです。
冷却作業=M * C_V *(T2 -T1)、
T1とT2は初期温度と最終温度であり、Mは空気の質量であり、C_Vは一定の体積(約718 j/kg-k)での特異的熱の熱です。
3。熱回収:タービンの排気空気から回収できる熱は、次のことを計算できます。
熱回収=M * C_P *(T3 -T4)、T3は排気温度、T4はコンプレッサーに入る空気の温度、C_Pは一定の圧力(約1004 j/kg -k)での特異的な空気熱です。
4。発電:タービンによって生成される電力は、次のように与えられます。
POWER =M *(H1 -H2) * n、
ここで、H1とH2はタービンの入口と出口の空気の特定のエンタルピーであり、$ \ eta $はタービン効率です。
次に、システム全体の効率を計算できます。
システム効率=(電力出力 /圧縮 +冷却作業)
指定された数値を差し込むことにより、これらのそれぞれを計算し、CAESシステムのシステム全体の効率を決定します。