Návrh a vyhodnocení aplikace tepelně vodivého geopolymeru ve vysokoteplotním úložišti energie za pomoci numerického modelování

Ing. Matěj Černý

Doctoral thesis

Numerical evaluation of high temperature thermal energy storage with thermally conductive geopolymer

Anotácia:

V práci je vyhodnocen přínos nově vyvinutého materiálu tepelně vodivého geopolymeru (TVG) při skladování tepla ve vysokoteplotním úložišti energie. Text obsahuje rešerši způsobů ukládání energie s důrazem na ukládání ve formě tepla. Vyhodnocení přínosu tepelně vodivého geopolymeru bylo provedeno metodou matematického modelování. Jak experimenty, tak samotné modelování postupovalo od jednoduššího ke složitějšímu. Byl zdokumentován vývoj znalostí a instrumentace experimentů a jejich vyhodnocení. Díky matematickému modelování jsou analyzovány experimenty s jednoduchými horninovými vzorky, středně velký experiment s blokem granitu s umělou spárou vyplněnou TVG až po samotný prototyp tepelného úložiště. Byl prokázán pozitivní vliv TVG na distribuci tepla v akumulačním jádru úložiště. Získané znalosti byly použity k extrapolaci výsledků a byly předpovězeny možnosti ukládání a odběru tepla ze středně velkých úložišť.

Abstract:

The paper evaluates the contribution of newly developed thermally conductive geopolymer (TCG) in high temperature energy thermal storage (HTTES). The work contains a review of energy storage principles with emphasis on storage in the form of heat. Evaluation of the benefits of the thermally conductive geopolymer was carried out by mathematical modeling. Both experiments and modeling itself progressed from simple to more complex. It was documented of knowledge and instrumentation experiments and their evaluation. Thanks to the mathematical modeling experiments are analyzed with simple rock samples, medium-sized experiment with a block of granite with artificial fracture filled by TCG to the actual prototype of thermal energy storage. It was demonstrated positive impact of TCG on distribution of heat in the storage core. The acquired knowledge was used to extrapolate the results and to predict accumulation options of medium-sized storage.

Kľúčové slová

numerické modelování, transport tepla, tepelně vodivý geopolymer, tepelné úložiště energie

Keywords

heat transport, thermally conductive geopolymer, thermal energy storage, numerical modeling, TES, HTTES

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 24. 8. 2015

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: doc. Ing. Václav Kuráž, CSc.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Science

Doctoral programme / odbor:
Landscape Engineering / Environmental Modelling